DE102007006175A1 - Wärmeleitfähige Schicht und Verfahren zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht - Google Patents

Wärmeleitfähige Schicht und Verfahren zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht Download PDF

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Abstract

Eine wärmeleitfähige Schicht (1) umfasst eine erste Hauptfläche (2), eine zweite Hauptfläche (3) und mehrere wärmeleitfähige Elemente (10, 11, 12, 13). Die wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) sind auf der ersten Hauptfläche (2) angeordnet und weisen Vorzugsrichtungen auf, welche die erste Hauptfläche (2) schneiden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine wärmeleitfähige Schicht, eine optoelektronische Anordnung, ein Verfahren zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht und ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung.
  • Eine von einem Halbleiterkörper freigesetzte Wärmeleistung wird üblicherweise über ein Gehäuse des Halbleiterkörpers abgeleitet. Mit einer erhöhten thermischen Leitfähigkeit eines Gehäusematerials kann ein höherer Maximalwert der Leistungsaufnahme des Halbleiterkörpers toleriert werden. Es ist möglich, durch eine erhöhte thermische Leitfähigkeit des Gehäusematerials die Wärmeabfuhr und damit die Lebensdauer des Halbleiterkörpers zu erhöhen.
  • Die Druckschrift DE 10327530 A1 beschreibt eine Vorrichtung mit einer Wärmequelle, einer Wärmesenke sowie einer Zwischenlage aus einem wärmeleitenden Material. Das wärmeleitende Material umfasst Carbon-Nanofasern.
  • In der Druckschrift DE 10006964 A1 ist die Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhren, englisch carbon nano tubes, zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung angegeben.
  • Die Druckschrift US 7,108,841 B2 befasst sich mit der Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhren.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wärmeleitfähige Schicht, eine optoelektronische Anordnung, ein Verfahren zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht und ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung bereitzustellen, bei denen die Wärmeableitung verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der Patentansprüche 1 und 19 sowie den Verfahren gemäß den Patentansprüchen 23, 35 und 36 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • In einer Ausführungsform umfasst eine wärmeleitfähige Schicht eine erste Hauptfläche, eine zweite Hauptfläche und mehrere wärmeleitfähige Elemente. Die wärmeleitfähigen Elemente sind auf der ersten Hauptfläche angeordnet. Die wärmeleitfähigen Elemente haben Vorzugsrichtungen, welche die erste Hauptfläche schneiden.
  • Mit Vorteil sind die wärmeleitfähigen Elemente an der ersten Hauptfläche angeordnet, sodass sie sehr gut zur Abfuhr einer an der ersten Hauptfläche auftretenden Wärme geeignet sind. Mit Vorteil weisen die wärmeleitfähigen Elemente Vorzugsrichtungen auf, sodass sie eine gerichtete Ableitung von Wärme ermöglichen. Da die Vorzugsrichtungen die erste Hauptfläche schneiden, wird eine an der ersten Hauptfläche auftretende wärme mit Vorteil von der ersten Hauptfläche weggeführt.
  • In einer Ausführungsform sind die Vorzugsrichtungen der wärmeleitfähigen Elemente näherungsweise parallel zueinander. Mit Vorteil ist somit eine gerichtete Abfuhr der Wärme ermöglicht.
  • In einer Ausführungsform sind die Vorzugsrichtungen der wärmeleitfähigen Elemente näherungsweise parallel zu einer Flächennormale ausgerichtet, die auf der ersten Hauptfläche senkrecht steht. Mit Vorteil wird somit die Wärme senkrecht zur ersten Hauptfläche abgeleitet.
  • Bevorzugt ist die wärmeleitfähige Schicht zur Wärmeleitung zwischen der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche vorgesehen.
  • In einer Ausführungsform tritt eine Wärmeflussrichtung in der wärmeleitfähigen Schicht auf. Mit Vorteil entsprechen die Vorzugsrichtungen der wärmeleitfähigen Elemente der Wärmeflussrichtung.
  • In einer Ausführungsform tritt ein Wärmeleitpfad in der wärmeleitfähigen Schicht auf. Bevorzugt liegen die wärmeleitfähigen Elemente auf dem Wärmeleitpfad.
  • In einer Ausführungsform sind die wärmeleitfähigen Elemente rasterförmig an der ersten Hauptfläche angeordnet. Mit Vorteil sind somit eine Homogenität der Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Schicht und damit eine Gleichmäßigkeit der Wärmeabfuhr gewährleistet.
  • Bevorzugt umfassen die wärmeleitfähigen Elemente jeweils ein Nanostrukturelement. In einer Ausführungsform zeigen die wärmeleitfähigen Elemente jeweils eine zylinderförmige Ausdehnung. Dabei ist die Zylinderachse die Vorzugsrichtung des jeweiligen wärmeleitfähigen Elementes.
  • Bevorzugt umfassen die wärmeleitfähigen Elemente Nanoröhren oder Nanostäbe.
  • In einer Ausführungsform weisen die wärmeleitfähigen Elemente Kohlenstoffatome auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die wärmeleitfähigen Elemente jeweils eine Kohlenstoff-Nanoröhre, englisch carbon nano tubes. Mit Vorteil weisen die Kohlenstoff-Nanoröhren eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Kohlenstoff-Nanoröhren können als Fullerite ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführungsform sind die Kohlenstoff-Nanoröhren als mehrwandige Röhren, englisch multi-walled carbon nano tubes, ausgebildet. Bevorzugt sind die Kohlenstoff-Nanoröhren als Einzelwand-Nanoröhren, englisch single-walled carbon nano tubes, realisiert. In einer Ausführungsform kann beispielsweise ein Durchmesser einer Kohlenstoff-Nanoröhre in einem Bereich von 1 bis 50 nm liegen.
  • In einer Ausführungsform ist eine Länge der Kohlenstoff-Nanoröhren geringer als eine Dicke D der wärmeleitfähigen Schicht. Mit der Dicke D ist der Abstand der ersten zu der zweiten Hauptfläche der wärmeleitfähigen Schicht bezeichnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Länge der Kohlenstoff-Nanoröhren näherungsweise gleich der Dicke D der wärmeleitfähigen Schicht. Mit Vorteil ist somit eine unmittelbare Wärmeübertragung von der ersten Hauptfläche zu der zweiten Hauptfläche mittels einer Parallelschaltung aus Kohlenstoff-Nanoröhren ermöglicht.
  • Mit Vorteil weisen die Kohlenstoff-Nanoröhren eine hohe Temperaturstabilität auf. Die Temperaturstabilität kann beispielsweise in einer Ausführungsform einer Kohlenstoff-Nanoröhre bis zu 2800 Grad Celsius im Vakuum und bis zu 750 Grad Celsius in Luft betragen. Mit Vorteil weisen die Kohlenstoff-Nanoröhren eine hohe mechanische Zugfestigkeit auf. Da her zeigt die wärmeleitfähige Schicht ebenfalls eine hohe mechanische Festigkeit, insbesondere eine Zugfestigkeit.
  • In einer Ausführungsform weist die wärmeleitfähige Schicht eine Matrix auf, welche die wärmeleitfähigen Elemente umgibt. Die Matrix kann ein Polymermaterial aufweisen. Bevorzugt kann die Matrix ein Metall aufweisen. Eine Matrix aus Metall zeigt mit Vorteil eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit, welche die bereits hohe Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Elemente ergänzt. Das Metall kann Aluminium sein.
  • In einer Ausführungsform umfassen die wärmeleitfähigen Elemente eine Oberflächenbeschichtung. Die Oberflächenbeschichtung kann bifunktionale Moleküle aufweisen. Die bifunktionalen Moleküle haften einerseits am jeweiligen wärmeleitfähigen Element und andererseits an der Matrix. Die Oberflächenbeschichtung kann bevorzugt Siliziumcarbid umfassen. Es ist ein Vorteil der Oberflächenbeschichtung, dass eine gute Haftung der Matrix an die wärmeleitfähigen Elemente erzielt wird.
  • In einer Ausführungsform wird mit Vorteil mittels der Oberflächenbeschichtung erzielt, dass die wärmeleitfähigen Elemente nicht von der Matrix angegriffen werden können. Beispielsweise kann eine Oberflächenbeschichtung, welche Siliziumcarbid SiC aufweist, den Angriff eines flüssigen Metalls, wie beispielsweise Aluminium, auf die Kohlenstoff-Nanoröhren weitestgehend verhindern.
  • In einer Ausführungsform sind mehrere Partikel an der ersten Hauptfläche der wärmeleitfähigen Schicht rasterförmig angeordnet. Zwischen den Partikeln können die wärmeleitfähigen Elemente angeordnet sein. Mit Vorteil weisen die Partikel eine Oberflächenbeschichtung auf. Die Oberflächenbeschichtung kann bifunktionale Moleküle umfassen. Bevorzugt weist die Oberflächenbeschichtung Siliziumcarbid auf. Die Partikel weisen eine im Wesentlichen kugelförmige Ausdehnung auf.
  • In einer Ausführungsform weist die wärmeleitfähige Schicht eine Bekeimungsschicht auf, auf der die wärmeleitfähigen Elemente befestigt sind. Die Bekeimungsschicht kann mit Vorteil als Ausgangschicht für das Wachstum von Kohlenstoff-Nanoröhren dienen.
  • Eine optoelektronische Anordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip weist eine Stapelanordnung auf, die einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper und die wärmeleitfähige Schicht umfasst. Der strahlungsemittierende Halbleiterkörper umfasst eine Strahlungsaustrittsseite und eine Unterseite, die der Strahlungsaustrittsseite gegenüberliegt. Die wärmeleitfähige Schicht ist mit der Unterseite mechanisch verbunden.
  • Mit Vorteil wird somit eine im strahlungsemittierenden Halbleiterkörper anfallende Wärme sehr gut thermisch leitend über die Unterseite und die wärmeleitfähige Schicht abgeführt. Bevorzugt ist die wärmeleitfähige Schicht mit der Unterseite auch thermisch verbunden.
  • Der strahlungsemittierende Halbleiterkörper kann eine Leuchtdiode umfassen. Die Leuchtdiode kann als Leistungsleuchtdiode, englisch high brightness light emitting diode, abgekürzt HB-LED, realisiert sein.
  • Der strahlungsemittierende Halbleiterkörper kann als Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip ausgebildet sein, welcher sich insbe sondere durch folgende charakteristische Merkmale auszeichnet:
    • – an einer zu einem Trägerelement hin gewandten ersten Hauptfläche einer strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert;
    • – die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm auf; und
    • – die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, das heißt sie weist. ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
  • Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174–2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip ist in guter Näherung ein Lambert'scher Oberflächenstrahler und eignet sich von daher besonders gut für die Anwendung in einem Scheinwerfer.
  • Bevorzugt umfasst die Epitaxieschichtenfolge wenigstens eine aktive Zone, die zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung geeignet ist. Dazu kann die aktive Zone beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopf- oder besonders bevorzugt eine Mehrfach-Quantentopf struktur, abgekürzt MQW, aufweisen. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst im Rahmen der Anmeldung insbesondere jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss, englisch confinement, eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren können. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantentopfstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht ein Aufwachsen mehrerer wärmeleitfähiger Elemente auf einem Träger. Der Träger ist näherungsweise parallel zu einer ersten Hauptfläche der wärmeleitfähigen Schicht angeordnet. Dabei zeigen die wärmeleitfähigen Elemente Vorzugsrichtungen, welche die erste Hauptfläche der wärmeleitfähigen Schicht schneiden.
  • Mit Vorteil wird eine gute thermische Ankopplung der wärmeleitfähigen Elemente an die erste Hauptfläche der wärmeleitfähigen Schicht erzielt.
  • In einer Ausführungsform umfassen die wärmeleitfähigen Elemente jeweils eine Kohlenstoff-Nanoröhre. In einer Ausführung werden die Kohlenstoff-Nanoröhren mittels einer Lichtbogenentladung zwischen zwei Kohlenstoffelektroden hergestellt. Alternativ werden die Kohlenstoff-Nanoröhren durch Laserablation hergestellt. Dabei verdampft ein Laser ein Graphit-Target, welches sich in einem Hochtemperaturreaktor befindet. Auf kühleren Stellen im Reaktor wie dem Träger wachsen daraufhin die Kohlenstoff-Nanoröhren auf.
  • In einer alternativen Ausführungsform werden die Kohlenstoff-Nanoröhren mittels einer chemischen Abscheidung aus der Gasphase, englisch chemical vapor deposition, abgekürzt CVD, hergestellt. Bei einem CVD-Prozess wird ein kohlenstoffhaltiges Gas wie Acetylen, Ethylen, Ethanol oder Methan eingesetzt.
  • Auf den Träger kann eine Bekeimungsschicht abgeschieden werden. Die Kohlenstoff-Nanoröhren können dann an der Bekeimungsschicht wachsen.
  • Bevorzugt wird der chemische Abscheideprozess aus der Gasphase mittels eines Plasmas unterstützt. Im Englischen wird ein derartiges Verfahren als plasma-enhanced chemical-vapordeposition, abgekürzt PECVD, bezeichnet.
  • In einer Ausführungsform wird eine Maskenschicht auf dem Träger abgeschieden. Die Maskenschicht kann Freibereiche aufweisen, in denen die wärmeleitfähigen Elemente angeordnet sind.
  • In einer Ausführungsform ist die Maskenschicht als nanolithografische Maskenschicht ausgebildet.
  • In einer Ausführungsform werden als Maskenschicht Partikel verwendet, die auf den Träger aufgebracht werden. Die Freibereiche können damit die Zwischenräume zwischen den Partikeln sein. Die Partikel können als Kugeln ausgebildet sein. Bevorzugt werden die Partikel als Monolage auf den Träger aufgebracht.
  • Die Partikel können einen Isolator als Material aufweisen. Der Isolator kann beispielsweise Siliziumdioxid oder Zirkoniumoxid sein. Alternativ können die Partikel ein Metall als Material umfassen. Beispielsweise kann das Metall Gold oder Aluminium sein. Ein Metall als Material der Partikel bewirkt vorteilhafterweise, dass auch die Partikel eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Bevorzugt weisen die Partikel ein Polymer als Material auf. Mit Vorteil kann das Polymer bereits bei niedrigen Temperaturen, nachdem es als Maske für die wärmeleitfähigen Elemente eingesetzt worden ist, wieder entfernt werden.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip umfasst die Herstellung der wärmeleitfähigen Schicht, wobei die Herstellung der wärmeleitfähigen Schicht auf einem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper durchgeführt wird. Der strahlungsemittierende Halbleiterkörper weist eine Strahlungsaustrittsseite und eine Unterseite auf, welche der Strahlungsaustrittsseite gegenüberliegt. Dabei wird die Unterseite als Träger zur Herstellung der wärmeleitfähigen Schicht verwendet.
  • Alternativ umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung die Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht und ein Befestigen der wärmeleitfähigen Schicht an der Unterseite des strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers. In einer Ausführungsform wird dazu die wärmeleitfähige Schicht auf einem Träger hergestellt und anschließend von dem Träger gelöst. Die wärmeleitfähige Schicht kann somit zur Wärmekopplung zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper und einer Wärmesenke befestigt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Strukturen und Komponenten tragen gleiche Bezugszeichen. Insoweit sich Strukturen oder Kompo nenten in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt.
  • Es zeigen:
  • 1A bis 1D beispielhafte Ausführungsformen einer wärmeleitfähigen Schicht nach dem vorgeschlagenen Prinzip,
  • 2 eine beispielhafte Ausführungsform eines wärmeleitfähigen Elementes,
  • 3A bis 3G eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht nach dem vorgeschlagenen Prinzip und
  • 4A bis 4C beispielhafte Ausführungsformen einer optoelektronischen Anordnung mit einer wärmeleitfähigen Schicht nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
  • 1A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer warmeleitfähigen Schicht nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die wärmeleitfähige Schicht 1 weist eine erste Hauptfläche 2 und eine zweite Hauptfläche 3 auf. Darüber hinaus weist die wärmeleitfähige Schicht 1 mehrere wärmeleitfähige Elemente 10 bis 13 auf, die mit der ersten Hauptfläche 2 mechanisch verbunden sind. Die wärmeleitfähige Elemente 10 bis 13 sind mit der ersten Hauptfläche 2 auch thermisch verbunden. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 erstrecken sich von der ersten Hauptfläche 2 in Richtung der zweiten Hauptfläche 3. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 zeigen Vorzugsrichtungen.
  • Die Vorzugsrichtungen schneiden die erste Hauptfläche 2. Die Vorzugsrichtungen der wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 sind näherungsweise parallel zueinander. Darüber hinaus sind die Vorzugsrichtungen näherungsweise parallel zu einer Flächennormale 4, welche senkrecht auf der ersten Hauptfläche 2 steht. Die wärmeleitfähige Schicht 1 weist eine Dicke D auf. Damit entspricht der Abstand von der ersten Hauptfläche 2 zu der zweiten Hauptfläche 3 der Dicke D. Eine Wärmeflussrichtung P erstreckt sich von der ersten Hauptfläche 2 zu der zweiten Hauptfläche 3. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 sind zylinderförmig ausgebildet. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 umfassen jeweils ein Nanostrukturelement. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 weisen jeweils eine Kohlenstoff-Nanoröhre auf. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 umfassen eine Oberflächenbeschichtung 14. Die Oberflächenbeschichtung 14 weist Siliziumcarbid auf.
  • Die wärmeleitfähige Schicht 1 umfasst darüber hinaus eine Matrix 5, welche die Zwischenräume zwischen den wärmeleitfähigen Elementen 10 bis 13 ausfüllt. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 sind somit von der Matrix 5 umgeben. Die Matrix 5 ist aus Metall ausgebildet. Das Metall ist Aluminium. Die Matrix 5 füllt den verbleibenden Raum zwischen der ersten Hauptfläche 2 und der zweiten Hauptfläche 3 sowie zwischen den wärmeleitfähigen Elementen 10 bis 13 aus.
  • Mit Vorteil wird aufgrund der mehreren wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 eine hohe thermische Leitfähigkeit der wärmeleitenden Schicht 1 erzielt.
  • In einer Ausführungsform weisen die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 eine Länge entlang ihrer jeweiligen Vorzugsrichtung auf, die der Dicke D der wärmeleitfähigen Schicht 1 ent spricht. Mit Vorteil können somit die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 direkt die erste Hauptfläche 2 mit der zweiten Hauptfläche 3 thermisch verbinden. In einer anderen Ausführungsform ist die Länge der wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 kleiner als die Dicke D der wärmeleitenden Schicht 1. Mit Vorteil nehmen somit die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 eine Wärme an der ersten Hauptfläche 2 auf, leiten sie entlang ihren Vorzugsrichtungen weiter und geben sie an die Matrix 5 ab.
  • In einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die Wärmeflussrichtung P von der zweiten Hauptfläche 3 zu der ersten Hauptfläche 2.
  • 1B zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer wärmeleitfähigen Schicht nach dem vorgeschlagenen Prinzip, die eine Weiterbildung der wärmeleitfähigen Schicht gemäß 1A ist. Die wärmeleitfähige Schicht 1 gemäß 1B umfasst zusätzlich Partikel 20 bis 24. Die Partikel 20 bis 24 sind an der ersten Hauptfläche 2 angeordnet. In Freibereichen 28 zwischen den Partikeln 20 bis 24 befinden sich die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13. Die Partikel 20 bis 24 weisen eine Oberflächenbeschichtung 25 auf. Die Oberflächenbeschichtung 25 umfasst Siliziumcarbid. Die Partikel 20 bis 24 weisen ein Polymermaterial auf. Die Partikel 20 bis 24 sind als Kugeln realisiert. Die wärmeleitfähige Schicht 1 umfasst darüber hinaus zusätzliche wärmeleitfähige Elemente 20, die in der Matrix 5 angeordnet sind. Die zusätzlichen wärmeleitfähigen Elemente 20 zeigen keine vorgegebene Vorzugsrichtung und sind somit vorzugsrichtungslos. Die wärmeleitfähige Schicht 1 umfasst ferner eine Bekeimungsschicht 26. Die Bekeimungsschicht 26 ist an der zweiten Hauptfläche angeordnet.
  • Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 sind mit der Bekeimungsschicht 26 mechanisch verbunden.
  • Mit Vorteil wird mittels der Partikel 20 bis 24 erzielt, dass die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 rasterförmig angeordnet sind. Mittels der Partikel 20 bis 24 kann erreicht werden, dass die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 jeweils eine Vorzugsrichtung aufweisen, welche näherungsweise senkrecht zur ersten Hauptfläche 2 ist. Die zusätzlichen wärmeleitfähigen Elemente 20 erhöhen die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Schicht 1 weiter. Darüber hinaus kann mittels der zusätzlichen wärmeleitfähigen Elemente 20 eine Quervernetzung zwischen den wärmeleitfähigen Elementen 10 bis 13 und eine thermische Verbindung der wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 mit der zweite Hauptfläche 3 erzielt werden. Daher kann die wärmeleitfähige Schicht 1 ein Netzwerk aufweisen, welches die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 und die zusätzlichen wärmeleitfähigen Elemente 20 umfasst. Bevorzugt ist die wärmeleitfähige Schicht 1 zusätzlich auch elektrisch leitend. Zur elektrischen Leitung der wärmeleitfähigen Schicht 1 tragen sowohl die elektrisch leitenden wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 wie auch die elektrisch leitende Matrix 5 bei. Mit Vorteil wird mittels der wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13, der zusätzlichen wärmeleitfähigen Elemente 20 und der Matrix 5 eine hohe Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Schicht 1 zwischen der zweiten Hauptfläche 2 und der dritten Hauptfläche 3 erzielt. Die wärmeleitfähige Schicht 1 stellt somit ein hoch wärmeleitfähiges Komposit-Material dar. Aufgrund der Vorzugsrichtung der wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 ist die thermische Leitfähigkeit der wärmeleitfähigen Schicht 1 in Richtung der Wärmeflussrichtung P am höchsten.
  • 1C zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer wärmeleitfähigen Schicht nach dem vorgeschlagenen Prinzip. In 1C ist ein Querschnitt an der Linie A der wärmeleitfähigen Schicht 1 gemäß 1A und gemäß 1B dargestellt. Im Querschnitt der wärmeleitfähigen Schicht 1 sind die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 gezeigt. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 umfassen die Oberflächenbeschichtung 14. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 sind in einer regelmäßigen Struktur angeordnet. Das Raster der wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 umfasst vier Reihen, die zueinander versetzt angeordnet sind. Zwischen den wärmeleitfähigen Elementen 10 bis 13 befindet sich die Matrix 5.
  • 1D zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der wärmeleitfähigen Schicht nach dem vorgeschlagenen Prinzip. In 1D ist ebenfalls ein Querschnitt der in 1A beziehungsweise 1B gezeigten wärmeleitfähigen Schicht 1 dargestellt. Im Unterschied zu 1C weisen die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 einen größeren Querschnitt auf. Mit Vorteil ist somit der Flächenanteil der wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 in dem in 1D gezeigten Querschnitt der wärmeleitfähigen Schicht 1 verglichen mit der Ausführungsform gemäß 1C erhöht, sodass die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Schicht 1 vergrößert ist.
  • 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines wärmeleitfähigen Elementes, welches eine Kohlenstoff-Nanoröhre 16 aufweist. Die Kohlenstoff-Nanoröhre 16 ist zylinderförmig ausgebildet. Sie weist eine wabenartige Struktur mit Sechsecken auf, wobei Kohlenstoff-Atome C an den Ecken der Sechsecke angeordnet sind. Jedes Kohlenstoff-Atom C weist jeweils drei Bindungspartner auf. Die Kohlenstoff-Nanoröhre 16 ist als single-walled carbon nano tube realisiert. Das wärmeleitfähige Element 10 weist darüber hinaus eine Oberflächenbeschichtung 14 auf. Die Oberflächenbeschichtung 14 umfasst Siliziumcarbid SiC. Mit Vorteil wird mittels der Oberflächenbeschichtung 14 eine gute Haftung der Matrix 5 auf der Kohlenstoff-Nanoröhre 16 realisiert. Darüber hinaus wird mit Vorteil mittels der Oberflächenbeschichtung 14 ein chemischer Angriff der Matrix 5 auf die Kohlenstoff-Nanoröhre 16 vermieden.
  • 3A bis 3G zeigen ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Gemäß dem in 3A gezeigten Querschnitt wird ein Träger 60 bereitgestellt. Auf den Träger 60 wird gemäß den in den folgenden Figuren gezeigten Schritten die wärmeleitfähige Schicht 1 abgeschieden. Eine Oberfläche des Trägers 60 bildet somit die erste Hauptfläche 2 der wärmeleitfähigen Schicht 1. Auf die Oberfläche des Trägers 60 und damit auf die erste Hauptfläche 2 wird eine Bekeimungsschicht 26 abgeschieden. Die Bekeimungsschicht 26 umfasst eine Schicht aus katalytisch wirkenden Metallpartikeln. Die Bekeimungsschicht 26 wirkt für das Aufwachsen der Kohlenstoff-Nanoröhre 16 katalytisch. Die Bekeimungsschicht 36 umfasst beispielsweise Nickel, Eisen, Yttrium, Kobalt und/oder Platin.
  • 3B zeigt einen Querschnitt nach dem Aufbringen einer Maske 27 auf der Bekeimungsschicht 26. Die Maske 27 umfasst die Partikel 20 bis 24. Die Partikel 20 bis 24 sind als Polymerkugeln realisiert. Zwischen den Partikeln 20 bis 24 befinden sich Freibereiche 28. Die Anordnung der Partikel 20 bis 24 als Monolage auf der Bekeimungsschicht 26 wird durch ein Herausziehen des Trägers 60 mit der Bekeimungsschicht 26 aus einer Lösung, welche die Partikel umfasst, erzielt. Ein Durchmesser eines Partikels kann in einer beispielhaften Ausführungsform 100 nm betragen.
  • 3C zeigt die Anordnung gemäß 3B in Aufsicht. In 3C ist somit die Maske 27, umfassend die Partikel 20 bis 24, und die Bekeimungsschicht 26 in den Freibereichen zwischen den Partikeln 20 bis 24 zu sehen.
  • 3D zeigt eine alternative Anordnung der Partikel 20 bis 24, welche von der Maske 27 umfasst sind. Auch hier sind zwischen den Partikeln 20 bis 24 Freibereiche 28 vorhanden, in denen die Bekeimungsschicht 26 nicht von den Partikeln 20 bis 24 abgedeckt ist.
  • 3E zeigt die wärmeleitfähige Schicht 1 im Querschnitt nach dem Aufwachsen der wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13. Das Aufwachsen beginnt an der Bekeimungsschicht 26 in den Freibereichen 28. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 sind somit mit der Bekeimungsschicht 26 und damit mit der ersten Hauptfläche 2 verbunden. Die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 sind als Kohlenstoff-Nanoröhren 16 ausgebildet. Das Aufwachsen der Kohlenstoff-Nanoröhren 16 geschieht an den Freibereichen 28 auf der katalytisch wirksamen Bekeimungsschicht 26. Zum Aufwachsen der Kohlenstoff-Nanoröhren 16 wird ein PECVD-Verfahren eingesetzt. Am Ende der wärmeleitfähigen Körper 10 bis 13, welches der ersten Hauptfläche 2 gegenüberliegt, befindet sich die zweite Hauptfläche 3. Eine Länge der wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 bestimmt somit die Dicke D' der wärmeleitfähigen Schicht 1.
  • 3F zeigt den Querschnitt der wärmeleitfähigen Schicht 1 nach dem Entfernen der Partikel 20 bis 24. Das Entfernen der Partikel 20 bis 24, welche als Polymerkugeln ausgebildet sind, erfolgt mittels Aufschmelzen. Da die Kohlenstoff-Nanoröhren 16 eine hohe Temperaturstabilität aufweisen, können mit Vorteil die Partikel 20 bis 24 einfach mittels eines Temperaturschrittes entfernt werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform sind die Partikel 20 bis 24 aus Siliziumdioxid hergestellt. Die Partikel 20 bis 24 sind somit Glaskugeln. Mit Vorteil können somit durch Eintauchen der in 3E gezeigten Struktur in einer Ätzlösung die Partikel 20 bis 24 entfernt werden. Die Ätzlösung umfasst bevorzugt Ammoniumfluorid HF.
  • 3G zeigt die wärmeleitfähige Schicht 1 nach dem Aufbringen der Matrix 5. Die Matrix 5 füllt die Zwischenräume zwischen den wärmeleitfähigen Elementen 10 bis 13 auf. Entsprechend der Materialmenge der Matrix 5 ist eine Dicke D der wärmeleitfähigen Schicht 1 größer als die Dicke D' der wärmeleitfähigen Schicht 1 vor dem Aufbringen der Matrix 5. Die Matrix 5 umfasst Aluminium. Das Aluminium wird in flüssiger Form auf die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13, die Bekeimungsschicht und den Träger 60 aufgebracht. Mit Vorteil weisen die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 eine hohe Temperaturbeständigkeit auf.
  • Anschließend kann in einem nicht gezeigten Verfahrensschritt der Träger 60 entfernt werden. Die wärmeleitfähige Schicht 1 liegt somit als trägerloser Film vor. Zusätzlich kann ebenfalls die Bekeimungsschicht 26 entfernt werden. Eine derartige wärmeleitfähige Schicht 1 ist in den 1A, 1C und 1D gezeigt.
  • In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens umfassen die Partikel 20 bis 24 die Oberflächenbeschichtung 25. Die Partikel 20 bis 24 können die Oberflächenbeschichtung 25 bereits vor dem Aufbringen der Partikel 20 bis 24 auf die Bekeimungsschicht 26 aufweisen. Alternativ wird die Oberflächenbeschichtung 25 auf die Partikel 20 bis 24 nach dem Aufbringen der Partikel 20 bis 24 auf die Bekeimungsschicht 26 abgeschieden. Das Abscheiden erfolgt mit einem Sol-Gel-Verfahren. Die mittels des Abscheideverfahrens aufgebrachte Oberflächenbeschichtung 25 weist bifunktionale Moleküle auf. Die bifunktionalen Moleküle sind als Siliziumcarbid SiC ausgebildet. Anschließend wachsen, wie in 3E gezeigt, die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 auf. Beim Entfernen der Partikel 20 bis 24 gemäß 3F verbleibt die Oberflächenbeschichtung 25 und dient als Oberflächenbeschichtung 14 der wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13.
  • In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Aufwachsen der wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 eine Oberflächenbeschichtung 14 auf die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 abgeschieden. Das Abscheiden erfolgt mit einem Sol-Gel-Verfahren. Die mittels des Abscheideverfahrens aufgebrachte Oberflächenbeschichtung 14 weist bifunktionale Moleküle auf. Die bifunktionalen Moleküle sind als Siliziumcarbid SiC ausgebildet. Bevorzugt erfolgt das Abscheiden der Oberflächenbeschichtung 14 nach dem Entfernen der Partikel 20 bis 24 und vor dem Aufbringen der Matrix 5. In einer alternativen Ausführungsform wird die Oberflächenbeschichtung 14 mittels eines PECVD-Verfahrens auf die wärmeleitfähigen Elemente 10 bis 13 abgeschieden. Mittels des PECVD-Verfahrens wird eine Siliziumcarbidschicht SiC als Oberflächenbeschichtung 14 abgeschieden.
  • In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform des Verfahrens werden die Partikel 20 bis 24 nicht entfernt, sondern verbleiben in der wärmeleitfähigen Schicht 1. Mit Vorteil umfassen die Partikel 20 bis 24 Metall. Sie sind beispielsweise als Gold-Kugeln realisiert. 1B zeigt einen Querschnitt einer derart hergestellten wärmeleitenden Schicht 1.
  • In einem nicht gezeigten alternativen Verfahren umfasst die Matrix 5 beim Aufbringen die zusätzlichen wärmeleitfähigen Elemente 20. Die zusätzlichen wärmeleitfähigen Elemente 20 werden bei dem Aufbringen der Matrix 5 in die wärmeleitfähige Schicht 1 eingebracht, so dass sich die in 1B gezeigte wärmeleitende Schicht 1 ergibt.
  • 4A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer optoelektronischen Anordnung mit einer wärmeleitfähigen Schicht. Die optoelektronische Anordnung weist eine Stapelanordnung 100 auf. Die Stapelanordnung 100 umfasst einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 40 und die wärmeleitfähige Schicht 1 gemäß einer der in den 1A bis 1D gezeigten Ausführungsformen. Der strahlungsemittierende Halbleiterkörper 40 weist eine Strahlungsaustrittsseite 41 und eine Unterseite 42 auf, welche der Strahlungsaustrittsseite 41 gegenüberliegt. Der strahlungsemittierende Halbleiterkörper 40 umfasst eine aktive Zone 44. Auf der Strahlungsaustrittsseite 41 ist eine Elektrode 45 angeordnet. Die Unterseite 42 ist mit der wärmeleitfähigen Schicht 1 verbunden. Die wärmeleitfähige Schicht 1 ist direkt und unmittelbar an der Unterseite 42 angeordnet. Die Bekeimungsschicht 26 der wärmeleitfähigen Schicht 1 ist in unmittelbarem Kontakt mit der Unterseite 42. Die Stapelanordnung 100 umfasst darüber hinaus eine Wärmesen ke 50. Die Wärmesenke 50 ist über eine Verbindungsschicht 51 mit der wärmeleitfähigen Schicht 1 verbunden. Auf der Wärmesenke 50 ist ein Kontaktanschluss 53 angeordnet, der mit der Verbindungsschicht 51 verbunden ist. Die Verbindungsschicht 51 ist als Lotschicht realisiert. Die wärmeleitfähige Schicht 1 ist elektrisch leitend ausgebildet. Die wärmeleitfähige Schicht 1 ist elektrisch leitend mit der Unterseite 42 des strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers 40 verbunden.
  • Zum Betrieb der optoelektronischen Anordnung wird eine Spannung ULED zwischen der Elektrode 45 und dem Kontaktanschluss 52 angelegt. Es ist ein Stromfluss zwischen der Elektrode 45 über den strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 40, die wärmeleitfähige Schicht 1 und die Verbindungsschicht 51 zum Kontaktanschluss 53 möglich. Die Spannung ULED fällt über der aktiven Zone 44 ab, sodass von der aktiven Zone 44 elektromagnetische Strahlung bereitgestellt wird. Eine im strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 40 auftretende Verlustleistung wird über die Unterseite 42 zu der wärmeleitfähigen Schicht 1 abgeführt. Die wärmeleitfähige Schicht 1 leitet die Wärme über die Verbindungsschicht 51 zur Wärmesenke 50.
  • Mit Vorteil ist die Unterseite 42 des strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers 40 mit einer Schicht verbunden, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Somit wird eine Übertemperatur der aktiven Zone 44 vermieden und eine Lebensdauer des strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers 40 erhöht. In einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens ist die Unterseite 42 als Träger 60 zur Herstellung der wärmeleitfähigen Schicht 1 vorgesehen. Somit wird mit Vorteil die wärmeleitfähige Schicht 1 unmittelbar auf den strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 40 aufgebracht.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist die zweite Hauptfläche 3 mit der Unterseite 42 und die erste Hauptfläche 2 mit der Wärmesenke 50 verbunden.
  • In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Verbindungsschicht 51 einen Kleber. Der Kleber weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, sodass eine gute Wärmeableitung von der wärmeleitfähigen Schicht 1 zur Wärmesenke 50 ermöglicht ist. Ferner kann der Kleber eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, um einen Stromfluss von der wärmeleitfähigen Schicht 1 zum Kontaktanschluss 53 zu erzielen.
  • 4B zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer optoelektronischen Anordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip, die eine Weiterentwicklung der in 4A gezeigten optoelektronischen Anordnung ist. In der Stapelanordnung 100 gemäß 4B ist der strahlungsemittierende Halbleiterkörper 40 über eine Zwischenschicht 52 mit der wärmeleitfähigen Schicht 1 verbunden. Die Zwischenschicht 52 ist als Lot ausgebildet.
  • Somit ist ein Fluss eines elektrischen Stroms von der Elektrode 45 über den strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 40, die Zwischenschicht 52, die wärmeleitfähige Schicht 1 und die Verbindungsschicht 51 zum Kontaktanschluss 53 möglich. Die im Betrieb im strahlungsemittierenden Halbleiterköper 40 anfallende Verlustwärme kann über die Unterseite 42, die Zwischenschicht 52, die wärmeleitfähige Schicht 1 und die Verbindungsschicht 51 zur Wärmesenke 50 abgeführt werden.
  • Mit Vorteil kann der Herstellungsprozess der wärmeleitfähigen Schicht 1 getrennt von dem Herstellungsprozess des strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers 40 durchgeführt werden.
  • Die wärmeleitfähige Schicht 1 wird nach ihrer Herstellung mittels der Zwischenschicht 52 mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 40 und mittels der Verbindungsschicht 51 mit der Wärmesenke 50 verbunden. Somit ist eine hohe Flexibilität bei der Herstellung der wärmeleitfähigen Schicht 1 und des strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers 40 gegeben.
  • 4C zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer optoelektronischen Anordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip, die eine Weiterbildung der in den 4A und 4B gezeigten optoelektronischen Anordnung ist. Gemäß 4C umfasst die Stapelanordnung 100 einen Trägerkörper 54, der zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 40 und der wärmeleitfähigen Schicht 1 angeordnet ist. Die Unterseite 42 ist über eine zusätzliche Verbindungsschicht 55 mit dem Trägerkörper 54 verbunden. Der Trägerkörper 54 ist wiederum über die Zwischenschicht 52 mit der wärmeleitfähigen Schicht 1 verbunden. Die Verbindungsschicht 51 dient zur thermischen Verbindung der wärmeleitfähigen Schicht 1 mit der Wärmesenke 50. Die zusätzliche Verbindungsschicht 55 weist einen elektrisch leitenden Kleber auf. Auf dem Trägerkörper 54 ist ein weiterer Kontaktanschluss 56 angeordnet, der mit der zusätzlichen Verbindungsschicht 55 elektrisch leitend verbunden ist.
  • Durch Anlegen der Spannung ULED an die Elektrode 45 wird ein Stromfluss von der Elektrode 45 über den strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 40 und die zusätzliche Verbindungsschicht 55 zum zusätzlichen Kontaktanschluss 56 erzielt. Aufgrund der über der aktiven Zone 44 anliegenden Spannung wird von der aktiven Zone 44 Strahlung emittiert. Die bei der Strahlungsemission im strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 40 auftretende Verlustleistung wird über die zusätzliche Verbindungsschicht 55, den Trägerkörper 54, die Zwischenschicht 52, die wärmeleitfähige Schicht 1 und die Verbindungsschicht 51 zu der Wärmesenke 50 abgeleitet.
  • Mit Vorteil wird als Trägerkörper 54 ein Körper mit einem Material gewählt, das einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher näherungsweise dem Ausdehnungskoeffizienten des strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers 40 entspricht. Damit wird erreicht, dass ein mechanischer Stress zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 40 und dem Trägerkörper 54 auch bei wechselnden Temperaturen gering gehalten werden kann. Der Trägerkörper 54 dient mit Vorteil der elektrischen Verbindung des strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers 40 mit weiteren Bauelementen.
  • In einer alternativen Ausführungsform weist die zusätzliche Verbindungsschicht 55 eine Lot- oder eine Metallschicht auf.
  • Die 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (36)

  1. Wärmeleitfähige Schicht, umfassend – eine erste Hauptfläche (2), – eine zweite Hauptfläche (3) und – mehrere wärmeleitfähige Elemente (10, 11, 12, 13), die auf der ersten Hauptfläche (2) angeordnet sind und Vorzugsrichtungen aufweisen, welche die erste Hauptfläche (2) schneiden.
  2. Wärmeleitfähige Schicht nach Anspruch 1, bei der die Vorzugsrichtungen der wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) näherungsweise parallel zueinander und näherungsweise parallel zu einer Flächennormale (4) der ersten Hauptfläche (2) ausgerichtet sind.
  3. Wärmeleitfähige Schicht nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Vorzugsrichtungen der wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) näherungsweise einer Wärmeflussrichtung (P) entsprechen.
  4. Wärmeleitfähige Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) rasterförmig auf der ersten Hauptfläche (2) angeordnet sind.
  5. wärmeleitfähige Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der zumindest eines der wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) ein Nanostrukturelement umfasst.
  6. Wärmeleitfähige Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der zumindest eines der wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) eine im Wesentlichen zylinderförmige Ausdehnung aufweist.
  7. Wärmeleitfähige Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der zumindest eines der wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) als Nanoröhre oder Nanostab ausgebildet ist.
  8. Wärmeleitfähige Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der zumindest eines der wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) Kohlenstoffatome umfasst.
  9. Wärmeleitfähige Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der zumindest eines der wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) eine Kohlenstoff-Nanoröhre (16) umfasst.
  10. Wärmeleitfähige Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der zumindest eines der wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) eine Oberflächenbeschichtung (14) aufweist.
  11. Wärmeleitfähige Schicht nach Anspruch 10, bei der die Oberflächenbeschichtung (14) bifunktionale Moleküle umfasst.
  12. Wärmeleitfähige Schicht nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Oberflächenbeschichtung (14) Siliziumcarbid umfasst.
  13. Wärmeleitfähige Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend eine Matrix (5), in welcher die wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) eingebettet sind.
  14. Wärmeleitfähige Schicht nach Anspruch 13, bei der die Matrix (5) ein Polymer oder ein Metall umfasst.
  15. Wärmeleitfähige Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend mehrere Partikel (20, 21, 22, 23, 24), die in der wärmeleitfähigen Schicht (1) an der ersten Hauptfläche (4) angeordnet sind und zwischen denen die wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) angeordnet sind.
  16. Wärmeleitfähige Schicht nach Anspruch 15, bei der zumindest ein Partikel (20, 21, 22, 23, 24) eine Oberflächenbeschichtung (25) umfasst.
  17. Wärmeleitfähige Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend eine Bekeimungsschicht (26), die an der ersten Hauptfläche (2) angeordnet ist und auf der die wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) angeordnet sind.
  18. Wärmeleitfähige Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 17, die zur Wärmeleitung zwischen der ersten Hauptfläche (2) und der zweiten Hauptfläche (3) vorgesehen ist.
  19. Optoelektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, umfassend eine Stapelanordnung (100) mit – einem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper (40), umfassend – eine Strahlungsaustrittsseite (41) und – eine der Strahlungsaustrittsseite (41) gegenüberliegende Unterseite (42), und mit – der wärmeleitfähigen Schicht (1), die mit der Unterseite (42) verbunden ist.
  20. Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 19, bei der der strahlungsemittierende Halbleiterkörper (40) direkt oder über mindestens eine Zwischenschicht (52) mit der wärmeleitfähigen Schicht (1) thermisch verbunden ist.
  21. Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 20, bei der die Zwischenschicht (52) als Kleber, Lot oder Metallschicht ausgebildet ist.
  22. Optoelektronische Anordnung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei der die Stapelanordnung (100) eine Wärmesenke (50) umfasst, wobei die wärmeleitfähige Schicht (1) zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper (40) und der Wärmesenke (50) angeordnet ist.
  23. Verfahren zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht, umfassend Aufwachsen mehrerer wärmeleitfähiger Elemente (10, 11, 12, 13) auf einem Träger (60), der näherungsweise parallel zu einer ersten Hauptfläche (2) der wärmeleitfähigen Schicht (1) angeordnet ist, wobei die wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) Vorzugsrichtungen aufweisen, welche die erste Hauptfläche (2) schneiden.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) als Nanostrukturelemente ausgebildet werden.
  25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, bei dem die wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) mittels eines chemischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase aufgebracht werden.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, bei dem eine Oberflächenbeschichtung (14) auf die wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) aufgebracht wird.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, bei dem eine Maskenschicht (27) auf den Träger (60) aufgebracht wird und die wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) in den gemäß der Maskenschicht (27) vorgesehenen Freibereichen (28) auf dem Träger (60) aufwachsen.
  28. Verfahren nach Anspruch 27, bei dem als Maskenschicht (27) Partikel (20, 21, 22, 23, 24) auf den Träger (60) aufgebracht werden und die Freibereiche (28) die Zwischenräume zwischen den Partikeln (20, 21, 22, 23, 24) sind.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, bei dem die Partikel (20, 21, 22, 23, 24) als Monolage auf den Träger (60) aufgebracht werden.
  30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, bei dem die Partikel (20, 21, 22, 23, 24) ein Polymer, ein Metall oder Siliziumdioxid als Material umfassen.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, bei dem eine Oberflächenbeschichtung (25) auf die Partikel (20, 21, 22, 23, 24) aufgebracht wird.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31, bei dem die Partikel (20, 21, 22, 23, 24) nach dem Aufwachsen der wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) entfernt werden.
  33. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 32, bei dem eine Matrix (5) auf den Träger (60) und die wärmeleitfähigen Elemente (10, 11, 12, 13) aufgebracht wird.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem die Matrix (5) als flüssiges Material aufgebracht wird.
  35. Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung, umfassend die Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 34, wobei eine Unterseite (12) eines strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers (40) als der Träger (60) verwendet wird und die Unterseite (12) einer Strahlungsaustrittsseite (11) des strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers (40) gegenüberliegt.
  36. Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung, umfassend die Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 34 und Befestigen der wärmeleitfähigen Schicht (1) an einer Unterseite (12) eines strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers (40), wobei die Unterseite (12) einer Strahlungsaustrittsseite (11) des strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers (40) gegenüberliegt.
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