DE102017114005A1 - Support plate for an electronic component and electronic component - Google Patents
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Abstract
Eine Trägerplatte (100) für ein elektronisches Bauteil (200) umfasst eine Oberseite (50) zum elektrischen Anschließen und Montieren eines elektronischen Bauteils. Ferner umfasst die Trägerplatte eine Unterseite (10) zum elektrischen Anschließen der Trägerplatte an eine Leiterplatte (300). Die Trägerplatte umfasst zwei oder mehr voneinander elektrisch isolierte Kontaktstrukturen (1), die zur Stromführung von der Unterseite zur Oberseite oder in umgekehrte Richtung eingerichtet sind. Die Kontaktstrukturen bilden dabei an der Unterseite jeweils elektrisch leitfähige Kontaktflächen (2). Eine Kontaktfläche ist im Bereich einer Ecke (11) der Unterseite angeordnet. Die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche weist in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet eine gekrümmte Kante (20) auf. Die gekrümmte Kante ist der Ecke zugewandt, sodass der am nächsten zu der Ecke liegende Punkt der Kontaktfläche auf der gekrümmten Kante liegt. Die der Ecke nächstliegende Kontaktfläche hat ferner einen Abstand zu der Ecke von zumindest 2,5 % und höchstens 10 % des Umfangs der Unterseite. A support plate (100) for an electronic component (200) comprises a top (50) for electrically connecting and mounting an electronic component. Furthermore, the carrier plate comprises a lower side (10) for electrically connecting the carrier plate to a printed circuit board (300). The carrier plate comprises two or more contact structures (1) which are insulated electrically from one another and which are designed to conduct current from the underside to the top side or in the opposite direction. The contact structures form on the underside each electrically conductive contact surfaces (2). A contact surface is arranged in the region of a corner (11) of the underside. The contact surface arranged in the region of the corner has a curved edge (20) viewed in plan view on the underside. The curved edge faces the corner so that the point of contact surface closest to the corner lies on the curved edge. The contact surface closest to the corner also has a distance to the corner of at least 2.5% and at most 10% of the circumference of the underside.
Description
Es wird eine Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein elektronisches Bauelement angegeben.It is specified a support plate for an electronic component. In addition, an electronic component is specified.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil anzugeben, mit der eine zuverlässige und temperaturstabile Lötverbindung zu einer Leiterplatte realisiert werden kann. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein elektronisches Bauelement mit einer solchen Trägerplatte anzugeben.An object to be solved is to provide a carrier plate for an electronic component, with which a reliable and temperature-stable solder connection to a circuit board can be realized. Another object to be solved is to provide an electronic component with such a carrier plate.
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände des unabhängigen Patentanspruchs und des Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.These objects are achieved by the subject-matter of the independent claim and claim 17. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.
Eine Trägerplatte wird in Fachkreisen auch Package genannt.A carrier plate is also called a package in professional circles.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil eine Oberseite. Die Oberseite dient bevorzugt zum elektrischen Anschließen und Montieren des elektronischen Bauteils. Das elektronische Bauteil ist aber nicht Teil der Trägerplatte, sondern eine separate Komponente. Die Oberseite bildet bevorzugt eine Hauptseite der Trägerplatte, verläuft also im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der Trägerplatte. Beispielsweise weist die Oberseite elektrische Anschlussflächen, bevorzugt metallische Anschlussflächen, auf. Das elektronische Bauteil kann dann auf die elektrischen Anschlussflächen gelötet oder geklebt werden.In accordance with at least one embodiment, the carrier plate for an electronic component comprises an upper side. The upper side is preferably used for electrical connection and mounting of the electronic component. The electronic component is not part of the carrier plate, but a separate component. The upper side preferably forms a main side of the carrier plate, that is to say runs essentially parallel to a main extension direction of the carrier plate. For example, the upper side has electrical connection surfaces, preferably metallic connection surfaces. The electronic component can then be soldered or glued onto the electrical connection surfaces.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Trägerplatte einer Unterseite. Die Unterseite dient bevorzugt zum elektrischen Anschließen und Montieren der Trägerplatte an eine Leiterplatte. Die Unterseite ist bevorzugt eine Hauptseite der Trägerplatte und verläuft beispielsweise im Wesentlichen parallel zur Oberseite. Die Leiterplatte ist nicht Teil der Trägerplatte, sondern eine separate Komponente.In accordance with at least one embodiment, the carrier plate comprises a bottom side. The underside is preferably used for electrical connection and mounting the carrier plate to a circuit board. The underside is preferably a main side of the carrier plate and runs, for example, substantially parallel to the top. The circuit board is not part of the carrier plate, but a separate component.
Die Oberseite und/oder Unterseite sind bevorzugt über ihre gesamte laterale Ausdehnung im Wesentlichen eben oder planar.The upper side and / or lower side are preferably substantially flat or planar over their entire lateral extent.
Die Trägerplatte hat zum Beispiel eine Dicke, gemessen zwischen der Oberseite und der Unterseite, von zumindest 100 µm oder zumindest 200 µm oder zumindest 500 µm oder zumindest 1 mm. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Dicke höchstens 2 mm oder höchstens 1 mm oder höchstens 800 µm. Die Oberseite und/oder die Unterseite haben beispielsweise eine Fläche von zumindest 0,25 mm2 oder zumindest 0,5 mm2 oder zumindest 1 mm2 oder zumindest 2 mm2 oder zumindest 4 mm2. Alternativ oder zusätzlich ist die Fläche der Oberseite und/oder der Unterseite höchstens 100 mm2 oder höchstens 50 mm2 oder höchstens 10 mm2 oder höchstens 8 mm2 oder höchstens 6 mm2.The carrier plate has, for example, a thickness, measured between the top and the bottom, of at least 100 μm or at least 200 μm or at least 500 μm or at least 1 mm. Alternatively or additionally, the thickness is at most 2 mm or at most 1 mm or at most 800 μm. The upper side and / or the lower side have, for example, an area of at least 0.25 mm 2 or at least 0.5 mm 2 or at least 1 mm 2 or at least 2 mm 2 or at least 4 mm 2 . Alternatively or additionally, the area of the upper side and / or the lower side is at most 100 mm 2 or at most 50 mm 2 or at most 10 mm 2 or at most 8 mm 2 or at most 6 mm 2 .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Trägerplatte zwei oder mehrere voneinander elektrisch isolierte Kontaktstrukturen auf. Die Kontaktstrukturen sind zur Stromführung von der Unterseite zur Oberseite oder in umgekehrte Richtung, also von der Oberseite zur Unterseite, eingerichtet. Das heißt, die Kontaktstrukturen sind elektrisch leitend und erstrecken sich vollständig durch die Trägerplatte von der Oberseite bis zur Unterseite. Die Kontaktstrukturen bilden also Durchkontaktierungen durch die Trägerplatte. Die Kontaktstrukturen sind zum Beispiel metallisch ausgebildet. Beispielsweise umfassen die Kontaktstrukturen Kupfer und/oder Aluminium.In accordance with at least one embodiment, the carrier plate has two or more contact structures that are electrically insulated from one another. The contact structures are designed to conduct current from the bottom to the top or in the opposite direction, ie from the top to the bottom. That is, the contact structures are electrically conductive and extend completely through the carrier plate from top to bottom. The contact structures thus form through holes through the carrier plate. The contact structures are formed, for example, metallic. For example, the contact structures comprise copper and / or aluminum.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden die Kontaktstrukturen an der Unterseite jeweils elektrisch leitfähige Kontaktflächen. Im unmontierten Zustand der Trägerplatte, also bevor die Trägerplatte auf eine Leiterplatte montiert ist, liegen die Kontaktflächen an der Unterseite der Trägerplatte frei. Im bestimmungsgemäßen Betrieb werden über die Kontaktflächen Ladungsträger von der Trägerplatte in die Leiterplatte oder von der Leiterplatte in die Trägerplatte injiziert. Bevorzugt sind die Kontaktflächen metallisch ausgebildet. Sie umfassen oder bestehen beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Die Kontaktflächen sind insbesondere zusammenhängende, bevorzugt einfach zusammenhängende metallische Flächen oder flächig ausgestaltete Elemente/Plättchen an oder auf der Unterseite. Die Dicke der Elemente/Plättchen beträgt beispielsweise zumindest 1 µm und/oder höchstens 150 µm.In accordance with at least one embodiment, the contact structures on the underside each form electrically conductive contact surfaces. In the unmounted state of the carrier plate, ie before the carrier plate is mounted on a printed circuit board, the contact surfaces are exposed at the bottom of the carrier plate. During normal operation, charge carriers are injected from the carrier plate into the printed circuit board or from the printed circuit board into the carrier plate via the contact surfaces. Preferably, the contact surfaces are formed metallic. They include or consist of, for example, copper or aluminum. The contact surfaces are, in particular, contiguous, preferably simply contiguous metallic surfaces or flatly configured elements / plates on or on the underside. The thickness of the elements / platelets is for example at least 1 .mu.m and / or at most 150 .mu.m.
Die Kontaktflächen sind dazu eingerichtet oder vorgesehen, mit einem Lötmaterial benetzt zu werden, insbesondere vollständig benetzt zu werden, sodass die Trägerplatte an eine Leiterplatte angelötet werden kann und dadurch mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte verbunden werden kann.The contact surfaces are adapted or intended to be wetted with a solder material, in particular to be completely wetted, so that the carrier plate can be soldered to a circuit board and thereby mechanically and electrically connected to the circuit board.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine der Kontaktflächen im Bereich einer Ecke der Unterseite angeordnet. Das bedeutet, dass zumindest eine Kontaktfläche im Bereich einer Ecke angeordnet ist. Es können also auch mehrere Kontaktflächen im Bereich einer oder unterschiedlicher Ecken angeordnet sein.According to at least one embodiment, one of the contact surfaces is arranged in the region of a corner of the underside. This means that at least one contact surface is arranged in the region of a corner. Thus, it is also possible for a plurality of contact surfaces to be arranged in the region of one or different corners.
Zwischen der im Bereich der Ecke angeordneten Kontaktfläche und der Ecke ist bevorzugt kein weiteres metallisches und/oder elektrisch leitfähiges Element, insbesondere keine weitere Kontaktfläche und keine wie weiter unten definierte Kühlfläche angeordnet. Dass eine Kontaktfläche im Bereich einer Ecke angeordnet ist, bedeutet insbesondere, dass die Kontaktfläche zu dieser Ecke einen geringeren Abstand als zu allen anderen Ecken der Unterseite aufweist.Between the arranged in the region of the corner contact surface and the corner is preferably no further metallic and / or electrically conductive element, in particular no further contact surface and no cooling surface as defined below. The fact that a contact surface is arranged in the region of a corner means, in particular, that the contact surface to this corner has a smaller distance than to all other corners of the underside.
In Draufsicht auf die Unterseite betrachtet bildet die Unterseite also eine zweidimensionale geometrische Figur oder Fläche oder Form mit einer oder mehreren Ecken. Anders ausgedrückt weist die Unterseite in Draufsicht betrachtet eine Kontur auf, die die Unterseite beziehungsweise die Trägerplatte in lateraler Richtung, also parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Trägerplatte, begrenzt. Diese Kontur umfasst eine oder mehrere Ecken, insbesondere rechtwinklige Ecken. Beispielsweise hat die Unterseite die geometrische Form eines Rechtecks oder eines Quadrats oder eines Sechsecks, wie eines regelmäßigen Sechsecks. Zumindest eine Kontaktfläche ist im Bereich einer dieser Ecken angeordnet.When viewed in plan view of the underside, the underside thus forms a two-dimensional geometric figure or surface or shape with one or more corners. In other words, viewed in plan view, the underside has a contour which delimits the underside or the carrier plate in a lateral direction, that is to say parallel to the main extension direction of the carrier plate. This contour comprises one or more corners, in particular right-angled corners. For example, the bottom surface has the geometric shape of a rectangle or a square or hexagon, such as a regular hexagon. At least one contact surface is arranged in the region of one of these corners.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet eine gekrümmte Kante auf. Das heißt, die im Bereich der Ecke liegende Kontaktfläche bildet in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet eine zweidimensionale geometrische Figur oder Fläche oder Form, die zumindest eine gekrümmte Kante hat. Die Kontaktfläche ist also in lateraler Richtung durch eine gekrümmte Kante begrenzt. Beispielsweise bildet die im Bereich der Ecke liegende Kontaktfläche in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet im Wesentlichen die geometrische Figur oder Form eines Kreissegments oder eines Ellipsensegments oder eines Kreissektors oder eines Ellipsensektors.In accordance with at least one embodiment, the contact surface arranged in the region of the corner has a curved edge viewed in plan view of the underside. That is to say, the contact area located in the area of the corner forms a two-dimensional geometric figure or surface or shape which has at least one curved edge when viewed from the bottom. The contact surface is thus limited in the lateral direction by a curved edge. For example, viewed in plan view of the underside, the contact area lying in the area of the corner substantially forms the geometric figure or shape of a circle segment or of an ellipse segment or of a circular sector or of an elliptical sector.
„Im Wesentlichen“ soll dabei bedeuten, dass die geometrische Form der Kontaktfläche von einem perfekten Kreissegment oder Ellipsensegment oder Kreissektor oder Ellipsensektor abweichen kann. Beispielsweise können eine im Wesentlichen kreissegmentförmige Figur und eine perfekt kreissegmentförmige Figur, die flächenmäßig gleich groß sind, so übereinandergelegt werden, dass sie über zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihrer Flächen miteinander überlappen. Das Gleiche kann für im Wesentlichen ellipsensegmentförmige oder kreissektorförmige oder ellipsensektorförmige Figuren gelten."Substantially" is intended to mean that the geometric shape of the contact surface may deviate from a perfect circle segment or ellipse segment or circular sector or ellipse sector. For example, a substantially circular segment-shaped figure and a perfectly circular segment-shaped figure, which are the same size in area, are superimposed so that they overlap each other over at least 80% or at least 90% or at least 95% of their areas. The same may apply to substantially elliptical-segment-shaped or circular-sector-shaped or elliptical-sector-shaped figures.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die gekrümmte Kante der im Bereich der Ecke angeordneten Kontaktfläche der Ecke zugewandt, sodass der am nächsten zu der Ecke liegende Punkt der Kontaktfläche auf der gekrümmten Kante liegt.In accordance with at least one embodiment, the curved edge of the contact area arranged in the region of the corner faces the corner, so that the point of the contact area lying closest to the corner lies on the curved edge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hat die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche einen Abstand zu der Ecke von zumindest 2,5 % oder zumindest 3 % oder zumindest 3,5 % oder zumindest 4 % oder zumindest 5 % des Umfangs der Unterseite. Alternativ oder zusätzlich ist der Abstand zwischen der Kontaktfläche und der Ecke höchstens 10 % oder höchstens 9 % oder höchstens 8 % oder höchstens 7 % oder höchstens 5 % des Umfangs der Unterseite.In accordance with at least one embodiment, the contact area arranged in the region of the corner has a distance to the corner of at least 2.5% or at least 3% or at least 3.5% or at least 4% or at least 5% of the circumference of the underside. Alternatively or additionally, the distance between the contact surface and the corner is at most 10% or at most 9% or at most 8% or at most 7% or at most 5% of the circumference of the underside.
Unter dem Umfang der Unterseite wird die Länge der die Unterseite lateral begrenzenden Kontur verstanden. Der Abstand zwischen der Kontaktfläche und der Ecke ist die Entfernung des am nächsten zu der Ecke liegenden Punktes der Kontaktfläche und der Ecke.Under the circumference of the bottom is the length of the bottom laterally limiting contour understood. The distance between the contact surface and the corner is the distance of the point closest to the corner from the contact surface and the corner.
Dabei ist die Kontaktfläche nur zu der Ecke durch den oben angegebenen Mindestabstand beabstandet. Der Mindestabstand der Kontaktflächen zu der Kontur der Unterseite, insbesondere zu Kanten der Unterseite ist bevorzugt kleiner, zum Beispiel zwischen einschließlich 0,1 % und 1 % des Umfangs der Unterseite.The contact surface is only spaced to the corner by the minimum distance specified above. The minimum distance of the contact surfaces to the contour of the underside, in particular to edges of the underside is preferably smaller, for example between 0.1% and 1% of the circumference of the underside.
Hier wurden nur Merkmale für eine Ecke und eine im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche beschrieben. Allerdings kann die Unterseite in Draufsicht betrachtet mehrere Ecken, beispielsweise zumindest zwei, insbesondere genau vier Ecken haben. Im Bereich jeder Ecke oder im Bereich mehrerer Ecken kann jeweils eine, zum Beispiel genau eine Kontaktfläche angeordnet sein. Alle hier und im Folgenden für eine Ecke und eine im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche beschriebenen Merkmale sind auch für mehrere, insbesondere alle Ecken und im Bereich dieser Ecken angeordnete Kontaktflächen offenbart.Here only features for a corner and arranged in the region of the corner contact surface have been described. However, viewed in plan view, the underside may have several corners, for example at least two, in particular exactly four corners. In the area of each corner or in the area of several corners, one, for example, exactly one contact surface can be arranged in each case. All of the features described here and below for a corner and a contact surface arranged in the region of the corner are also disclosed for a plurality of contact surfaces, in particular all corners and in the region of these corners.
Insbesondere kann die Unterseite zwei Ecken oder vier Ecken aufweisen, in deren Bereich jeweils eine Kontaktfläche angeordnet ist. Die Zuordnung einer Kontaktfläche zu einer Ecke kann dabei eindeutig sein. Das heißt, im Bereich jeder Ecke liegt nur eine Kontaktfläche. Zu allen anderen Ecken ist der Abstand der Kontaktfläche dann größer als zu dieser Ecke. Jede im Bereich einer Ecke angeordnete Kontaktfläche kann eine gekrümmte Kante aufweisen, die der jeweiligen Ecke zugewandt ist und den oben definierten Mindestabstand und/oder Höchstabstand zu der Ecke hat.In particular, the underside may have two corners or four corners, in the region of which a contact surface is arranged in each case. The assignment of a contact surface to a corner can be unique. That is, in the area of each corner is only one contact surface. For all other corners, the distance of the contact surface is then greater than this corner. Each contact surface arranged in the region of a corner can have a curved edge which faces the respective corner and has the above-defined minimum distance and / or maximum distance to the corner.
Ferner können mehrere, zum Beispiel zwei Kontaktflächen gleichzeitig im Bereich einer Ecke angeordnet sein. Die Abstände der Kontaktflächen zu der Ecke sind dann im Wesentlichen, das heißt bis auf zum Beispiel höchstens 5 %, gleich. In diesem Fall können mehrere oder alle im Bereich einer Ecke angeordneten Kontaktflächen eine der Ecke zugewandte, gekrümmte Kante und den oben definierten Mindest- und/oder Höchstabstand zu der Ecke aufweisen. Dies kann selbstverständlich für mehrere Ecken der Unterseite zutreffen.Furthermore, several, for example, two contact surfaces can be arranged simultaneously in the region of a corner. The distances of the contact surfaces to the corner are then substantially the same, that is to say for example at most 5%, the same. In this case, several or all contact surfaces arranged in the region of a corner can have a curved edge facing the corner and the minimum and / or maximum distance to the corner defined above exhibit. This can of course apply to several corners of the bottom.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst die Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil eine Oberseite zum elektrischen Anschließen und Montieren des elektronischen Bauteils. Ferner umfasst die Trägerplatte eine Unterseite zum elektrischen Anschließen der Trägerplatte an eine Leiterplatte. Die Trägerplatte umfasst zwei oder mehr voneinander elektrisch isolierte Kontaktstrukturen, die zur Stromführung von der Unterseite zur Oberseite oder in umgekehrte Richtung eingerichtet sind. Die Kontaktstrukturen bilden dabei an der Unterseite jeweils elektrisch leitfähige Kontaktflächen. Eine Kontaktfläche ist im Bereich einer Ecke der Unterseite angeordnet. Die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche weist in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet eine gekrümmte Kante auf. Die gekrümmte Kante ist der Ecke zugewandt, sodass der am nächsten zu der Ecke liegende Punkt der Kontaktfläche auf der gekrümmten Kante liegt. Die der Ecke nächstliegende Kontaktfläche hat ferner einen Abstand zu der Ecke von zumindest 2,5 % und höchstens 10 % des Umfangs der Unterseite.In at least one embodiment, the electronic component carrier plate includes an upper surface for electrically connecting and mounting the electronic component. Furthermore, the carrier plate comprises a bottom for electrically connecting the carrier plate to a printed circuit board. The carrier plate comprises two or more contact structures that are electrically insulated from one another and that are set up to conduct current from the underside to the top side or in the opposite direction. The contact structures in each case form electrically conductive contact surfaces on the underside. A contact surface is arranged in the region of a corner of the underside. The arranged in the region of the corner contact surface has seen in plan view of the underside of a curved edge. The curved edge faces the corner so that the point of contact surface closest to the corner lies on the curved edge. The contact surface closest to the corner also has a distance to the corner of at least 2.5% and at most 10% of the circumference of the underside.
Die vorliegende Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass Lötverbindungen zwischen üblichen Trägerplatten für elektronische Bauteile und Leiterplatten häufig instabil gegenüber Temperaturänderungen sind. Der Grund dafür liegt darin, dass die Trägerplatten häufig andere Materialien als die Leiterplatten, bei denen es sich beispielsweise um PCB-Boards handelt, aufweisen. Folglich sind die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Trägerplatte und der Leiterplatte voneinander unterschiedlich, was bei einer Temperaturänderung dazu führt, dass sich die Trägerplatte und die Leiterplatte insbesondere in lateraler Richtung unterschiedlich stark ausdehnen. Dadurch kommt es dann eventuell zum Abreißen der Lötverbindungen. Dieser Effekt ist umso stärker, je größer die laterale Ausdehnung der Trägerplatte ist.One of the objects of the present invention is the recognition that solder joints between common electronic component carrier plates and printed circuit boards are often unstable to temperature changes. The reason for this is that the carrier plates often have other materials than the circuit boards, which are, for example, PCB boards. Consequently, the coefficients of thermal expansion of the carrier plate and of the printed circuit board are different from one another, which, when the temperature changes, causes the carrier plate and the printed circuit board to expand to different extents, particularly in the lateral direction. This will eventually lead to the tearing off of the solder joints. This effect is stronger, the greater the lateral extent of the support plate.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Trägerplatte, bei der die Gefahr eines Abreißens einer Lötverbindung durch ein spezielles Design der Unterseite und der Kontaktfläche an der Unterseite der Trägerplatte reduziert ist. Die Kontaktfläche an der Unterseite der Trägerplatte ist insbesondere so gestaltet, dass die Spitzen der höchsten Belastung ausgelassen werden und die restliche Belastung möglichst gleichmäßig auf die Kontaktfläche verteilt wird. Die höchste Belastung tritt üblicherweise in dem Bereich der Trägerplatte auf, der am weitesten von dem Zentrum der Trägerplatte entfernt ist. Das sind meist die Ecken der Trägerplatte beziehungsweise der Unterseite. Die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche ist bei der vorliegenden Erfindung relativ weit von der Ecke entfernt, sodass der Bereich mit der größten thermischen Ausdehnung für die spätere Lötverbindung ausgelassen ist. Die Krümmung der der Ecke zugewandten Kante der Kontaktfläche sorgt außerdem dafür, dass die Kontaktfläche gleichzeitig möglichst groß gehalten werden kann, sodass die mechanische Belastung auf die Lötverbindung großflächig verteilt wird.In particular, the present invention relates to a carrier plate in which the risk of tearing a solder joint is reduced by a special design of the bottom and the contact surface on the underside of the carrier plate. The contact surface on the underside of the support plate is in particular designed so that the tips of the highest load are omitted and the remaining load is distributed as evenly as possible on the contact surface. The highest load usually occurs in the region of the carrier plate that is farthest from the center of the carrier plate. These are usually the corners of the support plate or the bottom. The contact area arranged in the area of the corner is relatively far away from the corner in the present invention, so that the region with the greatest thermal expansion is omitted for the subsequent solder connection. The curvature of the corner of the edge facing the contact surface also ensures that the contact surface can be kept as large as possible at the same time, so that the mechanical stress on the solder joint is distributed over a large area.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die gekrümmte Kante eine Länge auf, die zumindest 5 % oder zumindest 5,5 % oder zumindest 6 % oder zumindest 6,5 % oder zumindest 7 % oder zumindest 8 % des Umfangs der Unterseite beträgt. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Länge der gekrümmten Kante höchstens 15 % oder höchstens 10 % des Umfangs der Unterseite. Insbesondere reicht die gekrümmte Kante der Kontaktfläche von einem einer ersten Kante der Unterseite nächstliegenden Punkt der Kontaktfläche zu einem einer zweiten Kante der Unterseite nächstliegenden Punkt der Kontaktfläche. Die erste und die zweite Kante der Unterseite treffen in der Ecke aufeinander. Die Kanten der Unterseite begrenzen die Unterseite in lateraler Richtung.In accordance with at least one embodiment, the curved edge has a length which is at least 5% or at least 5.5% or at least 6% or at least 6.5% or at least 7% or at least 8% of the circumference of the underside. Alternatively or additionally, the length of the curved edge is at most 15% or at most 10% of the circumference of the underside. In particular, the curved edge of the contact surface extends from a point of the contact surface closest to a first edge of the underside to a point of the contact surface closest to a second edge of the underside. The first and second edges of the bottom meet in the corner. The edges of the bottom limit the bottom in a lateral direction.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hat die gekrümmte Kante über zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihrer Länge einen Krümmungsradius von zumindest 3 % oder zumindest 3,5 % oder zumindest 4 % oder zumindest 4,5 % oder zumindest 5 % des Umfangs der Unterseite. Alternativ oder zusätzlich beträgt der Krümmungsradius der gekrümmten Kante höchstens 12,5 % oder höchstens 12 % oder höchstens 11 % oder höchstens 10 % oder höchstens 8 % des Umfangs der Unterseite.According to at least one embodiment, the curved edge has a radius of curvature of at least 3% or at least 3.5% or at least 4% or at least 4.5% or at least 5% of the circumference over at least 80% or at least 90% or at least 95% of its length the bottom. Alternatively or additionally, the radius of curvature of the curved edge is at most 12.5% or at most 12% or at most 11% or at most 10% or at most 8% of the circumference of the underside.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die gekrümmte Kante konvex gekrümmt. Das heißt, eine beliebige Verbindungsgerade zwischen zwei Punkten der gekrümmten Kante verläuft stets innerhalb der Kontaktfläche. Alternativ kann die gekrümmte Kante auch konkav gekrümmt sein, sodass jede beliebige Verbindungsgerade zwischen zwei Punkten der gekrümmten Kante außerhalb der Kontaktfläche verläuft.In accordance with at least one embodiment, the curved edge is convexly curved. That is, any connecting line between two points of the curved edge always runs within the contact surface. Alternatively, the curved edge may also be concavely curved so that any connecting line between two points of the curved edge extends outside the contact surface.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die gekrümmte Kante die Kante eines Kreissegments. Bevorzugt weist die gekrümmte Kante dann über zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihrer Länge einen im Rahmen der Herstellungstoleranz konstanten Krümmungsradius auf. Insbesondere bei einer quadratischen Unterseite ist diese geometrische Form im Hinblick auf die Optimierung der Größe der Kontaktfläche vorteilhaft.In accordance with at least one embodiment, the curved edge is the edge of a circle segment. The curved edge then preferably has over at least 80% or at least 90% or at least 95% of its length a constant radius of curvature within the scope of the manufacturing tolerance. Especially with a square bottom, this geometric shape is advantageous in terms of optimizing the size of the contact surface.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die gekrümmte Kante die Kante eines Ellipsensegments. Bevorzugt weist die gekrümmte Kante dann einen sich monoton, insbesondere streng monoton und im Rahmen der Herstellungstoleranz stetig verändernden Krümmungsradius auf. Insbesondere bei einer rechteckigen Unterseite mit unterschiedlichen Kantenlängen ist diese geometrische Form der Kontaktfläche im Hinblick auf die Optimierung der Größe der Kontaktfläche vorteilhaft.In accordance with at least one embodiment, the curved edge is the edge of an ellipse segment. Preferably, the curved edge then a monotonic, in particular strictly monotonic and continuously varying radius of curvature within the manufacturing tolerance. Particularly in the case of a rectangular underside with different edge lengths, this geometric shape of the contact surface is advantageous in terms of optimizing the size of the contact surface.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hat die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche eine Tiefe von zumindest 3 % oder zumindest 3,5 % oder zumindest 4 % oder zumindest 4,5 % des Umfangs der Unterseite. Alternativ oder zusätzlich hat die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche eine Tiefe von höchstens 5 % oder höchstens 4,5 % oder höchstens 4 % des Umfangs der Unterseite.In accordance with at least one embodiment, the contact area arranged in the region of the corner has a depth of at least 3% or at least 3.5% or at least 4% or at least 4.5% of the circumference of the underside. Alternatively or additionally, the contact surface arranged in the region of the corner has a depth of at most 5% or at most 4.5% or at most 4% of the circumference of the underside.
Unter der Tiefe der im Bereich der Ecke angeordneten Kontaktfläche wird vorliegend der Abstand zwischen dem der Ecke nächstliegenden Punkt der Kontaktfläche und einem dem Zentrum der Unterseite nächstliegenden Punkt der Kontaktfläche verstanden. Anders ausgedrückt ist die Tiefe der Kontaktfläche also die Ausdehnung der Kontaktfläche entlang einer Verbindungsgeraden zwischen der Ecke und dem Zentrum der Unterseite. Das Zentrum der Unterseite ist beispielsweise der Schwerpunkt oder Mittelpunkt der durch die Unterseite gebildeten zweidimensionalen geometrischen Figur.In the present case, the depth of the contact surface arranged in the region of the corner is understood to mean the distance between the point of the contact surface closest to the corner and a point of the contact surface closest to the center of the underside. In other words, the depth of the contact surface is thus the extension of the contact surface along a connecting straight line between the corner and the center of the underside. The center of the underside is, for example, the center of gravity or center of the two-dimensional geometric figure formed by the underside.
Eine große Tiefe korreliert insbesondere mit einer großen Fläche der Kontaktfläche, was im Hinblick auf die Verteilung der Belastung der Lötverbindung auf der Kontaktfläche vorteilhaft ist.A large depth correlates in particular with a large area of the contact surface, which is advantageous with regard to the distribution of the load of the solder joint on the contact surface.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Unterseite der Trägerplatte rechteckig oder quadratisch oder sechseckig.According to at least one embodiment, the underside of the carrier plate is rectangular or square or hexagonal.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine der Ecke abgewandte Kante der im Bereich der Ecke angeordneten Kontaktfläche über zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihrer Länge im Rahmen der Herstellungstoleranz gerade. Die Länge dieser der Ecke abgewandten geraden Kante beträgt beispielsweise zumindest 4 % oder zumindest 4,5 % oder zumindest 5 % oder zumindest 5,5 % oder zumindest 6 % oder zumindest 7 % des Umfangs der Unterseite. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Länge der der Ecke abgewandten geraden Kante höchstens 12 % oder höchstens 10 % oder höchstens 8 % des Umfangs der Unterseite. Insbesondere hat die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche dann die geometrische Form eines Kreissegments oder Ellipsensegments. According to at least one embodiment, an edge of the edge facing away from the corner arranged in the region of the corner over at least 80% or at least 90% or at least 95% of its length within the manufacturing tolerance is straight. The length of this corner facing away from the straight edge is for example at least 4% or at least 4.5% or at least 5% or at least 5.5% or at least 6% or at least 7% of the circumference of the bottom. Alternatively or additionally, the length of the straight edge facing away from the corner is at most 12% or at most 10% or at most 8% of the circumference of the underside. In particular, the contact surface arranged in the region of the corner then has the geometric shape of a circle segment or elliptical segment.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verläuft die der Ecke abgewandte Kante der im Bereich der Ecke angeordneten Kontaktfläche unter einem Winkel von zumindest 20° oder zumindest 30° oder zumindest 40° zu einer oder mehreren oder allen Kanten der Unterseite. Alternativ oder zusätzlich verläuft die der Ecke abgewandte Kante der Kontaktfläche unter einem Winkel von höchstens 70° oder höchstens 60° oder höchstens 50° zu der Kante oder den Kanten der Unterseite. Bei der Kante der Unterseite ist insbesondere eine an die Ecke grenzende Kante der Unterseite gemeint.In accordance with at least one embodiment, the corner of the edge facing away from the contact surface arranged in the region of the corner extends at an angle of at least 20 ° or at least 30 ° or at least 40 ° to one or more or all edges of the underside. Alternatively or additionally, the corner of the contact surface remote from the corner extends at an angle of at most 70 ° or at most 60 ° or at most 50 ° to the edge or the edges of the underside. In the case of the edge of the bottom, in particular, an edge of the underside bordering on the corner is meant.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche spiegelsymmetrisch bezüglich einer zwischen der Ecke und dem Zentrum der Unterseite verlaufenden Achse ausgebildet.According to at least one embodiment, the contact surface arranged in the region of the corner is designed to be mirror-symmetrical with respect to an axis running between the corner and the center of the underside.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist an der Unterseite der Trägerplatte benachbart zu der im Bereich der Ecke angeordneten Kontaktfläche eine Zwillingskontaktfläche angeordnet. Die Zwillingskontaktfläche weist bevorzugt im Wesentlichen, das heißt bis auf zum Beispiel höchstens 5 %, den gleichen Abstand zu der Ecke auf wie die Kontaktfläche. Die Flächen der Kontaktfläche und der Zwillingskontaktfläche sind bevorzugt im Rahmen der Herstellungstoleranz identisch. Bezüglich Material können die Kontaktfläche und die Zwillingskontaktfläche ebenfalls identisch sein. Die Kontaktfläche und die zugehörige Zwillingskontaktfläche sind bevorzugt voneinander elektrisch isoliert.In accordance with at least one embodiment, a twin contact surface is arranged on the lower side of the carrier plate adjacent to the contact surface arranged in the region of the corner. The twin contact surface preferably has substantially the same distance to the corner as the contact surface, that is to say, for example, at most 5%. The surfaces of the contact surface and the twin contact surface are preferably identical within the manufacturing tolerance. With respect to material, the contact surface and the twin contact surface may also be identical. The contact surface and the associated twin contact surface are preferably electrically insulated from one another.
Die Zwillingskontaktfläche ist bevorzugt so gestaltet, dass die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche und die zugehörige Zwillingskontaktfläche durch eine Spiegelung an einer zwischen der Ecke und dem Zentrum der Unterseite verlaufen Achse im Wesentlichen deckungsgleich ineinander abgebildet werden. Das bedeutet, dass durch eine Spiegelung der Zwillingskontaktfläche auf die Kontaktfläche die beiden Flächen zu zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihrer Flächen überlappen.The twin contact surface is preferably designed in such a way that the contact surface arranged in the region of the corner and the associated twin contact surface are imaged essentially congruently into one another by a reflection at an axis extending between the corner and the center of the underside. This means that by mirroring the twin contact surface on the contact surface, the two surfaces overlap at least 90% or at least 95% of their areas.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kontaktstrukturen und die Kontaktfläche metallisch ausgebildet.According to at least one embodiment, the contact structures and the contact surface are formed metallic.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kontaktstrukturen beziehungsweise die Kontaktflächen durch elektrisch isolierendes Material, insbesondere keramisches Material voneinander elektrisch isoliert. Insbesondere kann das gesamte, die Kontaktstrukturen und die Kontaktflächen umgebende Material der Trägerplatte keramisches Material sein. Die Unterseite der Trägerplatte ist beispielsweise teilweise durch keramisches Material gebildet. Bei dem keramischen Material handelt es sich zum Beispiel um ein Aluminiumnitrid, wie AlN, oder um ein Aluminiumoxid, wie Al2O3.In accordance with at least one embodiment, the contact structures or the contact surfaces are electrically insulated from one another by electrically insulating material, in particular ceramic material. In particular, the entire material of the carrier plate surrounding the contact structures and the contact surfaces may be ceramic material. The underside of the carrier plate is for example partially formed by ceramic material. The ceramic material is, for example, an aluminum nitride such as AlN or an alumina such as Al 2 O 3 .
Als isolierendes Material der Trägerplatte kommt aber auch nicht keramisches Material, zum Beispiel Saphir oder Silizium, in Frage. As an insulating material of the support plate but also not ceramic material, for example sapphire or silicon in question.
In Draufsicht auf die Unterseite sind die Kontaktflächen voneinander durch elektrisch isolierendes, bevorzugt keramisches Material zueinander beabstandet. Lateral, das heißt parallel zur Unterseite, können die Kontaktflächen vollständig von dem isolierenden Material der Trägerplatte umgeben sein. Die Kontaktflächen wären dann in dem isolierenden Material eingebettet und würden an der Unterseite bündig mit den Kontaktflächen abschließen. Bevorzugt sind die Kontaktflächen an der Unterseite aber auf dem isolierenden Material aufgebracht, sodass die Kontaktflächen und das elektrisch isolierende Material auf unterschiedlichen Ebenen enden und folglich die Kontaktflächen in lateraler Richtung von Luft umgeben sind. Die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche ist in Draufsicht gesehen bevorzugt ausschließlich durch elektrisch isolierendes Material, insbesondere ausschließlich durch keramisches Material von der Ecke getrennt oder beabstandet.In plan view of the underside, the contact surfaces are spaced from each other by electrically insulating, preferably ceramic material to each other. Lateral, that is parallel to the bottom, the contact surfaces can be completely surrounded by the insulating material of the support plate. The contact surfaces would then be embedded in the insulating material and would be flush with the contact surfaces at the bottom. Preferably, the contact surfaces on the underside but applied to the insulating material, so that the contact surfaces and the electrically insulating material terminate at different levels and thus the contact surfaces are surrounded in the lateral direction of air. The arranged in the corner area contact surface is seen in plan view preferably separated only by electrically insulating material, in particular exclusively by ceramic material from the corner or spaced.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet zumindest 70 % oder zumindest 80 % oder zumindest 85 % der Fläche der Unterseite durch metallisches Material gebildet.In accordance with at least one embodiment, at least 70% or at least 80% or at least 85% of the surface of the underside is formed by metallic material in a plan view of the underside.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hat jede Kontaktfläche eine Fläche, die zumindest 5 % oder zumindest 10 % oder zumindest 15 % der Fläche der Unterseite beträgt. Alternativ oder zusätzlich beträgt der Anteil jeder Kontaktfläche an der Gesamtfläche der Unterseite höchstens 25 % oder höchstens 20 % oder höchstens 15 %.In accordance with at least one embodiment, each contact surface has an area that is at least 5% or at least 10% or at least 15% of the area of the underside. Alternatively or additionally, the proportion of each contact area on the total area of the underside is at most 25% or at most 20% or at most 15%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Trägerplatte zu zumindest 70 Vol.-% oder zumindest 75 Vol.-% oder zumindest 80 Vol.-% oder zumindest 85 Vol.-% durch elektrisch isolierendes, bevorzugt keramisches Material gebildet. Das restliche Material der Trägerplatte kann dann beispielsweise metallisches Material, insbesondere Kupfer und/oder Aluminium, sein.In accordance with at least one embodiment, the carrier plate is formed to at least 70 vol.% Or at least 75 vol.% Or at least 80 vol.% Or at least 85 vol.% By electrically insulating, preferably ceramic material. The remaining material of the carrier plate may then be, for example, metallic material, in particular copper and / or aluminum.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist an der Unterseite eine Kühlfläche, insbesondere genau eine Kühlfläche ausgebildet. Die Kühlfläche dient im bestimmungsgemäßen Betrieb der Trägerplatte nicht zur Kontaktierung des elektronischen Bauteils, sondern zur Übertragung von Wärme an die Leiterplatte. Insbesondere wird im bestimmungsgemäßen Betrieb der Trägerplatte also kein Strom über die Kühlfläche geführt. Die Kühlfläche ist von den Kontaktflächen bevorzugt elektrisch isoliert. In Draufsicht auf die Unterseite betrachtet ist die Kühlfläche bevorzugt einfach zusammenhängend ausgebildet.In accordance with at least one embodiment, a cooling surface, in particular exactly one cooling surface, is formed on the underside. The cooling surface is not used in the normal operation of the support plate for contacting the electronic component, but for the transfer of heat to the circuit board. In particular, therefore, no current is passed over the cooling surface during normal operation of the carrier plate. The cooling surface is preferably electrically isolated from the contact surfaces. Viewed in plan view of the bottom, the cooling surface is preferably formed simply connected.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Kühlfläche Metall oder besteht aus Metall, wie Aluminium oder Kupfer. Zwischen der Oberseite der Trägerplatte und der Kühlfläche ist bevorzugt ausschließlich elektrisch isolierendes Material, insbesondere keramisches Material angeordnet. Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird Wärme von dem elektronischen Bauteil auf die Trägerplatte übertragen. Die Wärme wird anschließend in vertikaler Richtung, quer zur Haupterstreckungsrichtung der Trägerplatte, durch das elektrisch isolierende oder keramische Material hindurch an die Kühlfläche übertragen und schließlich an die Leiterplatte abgeführt. Die Kühlfläche ist bevorzugt zumindest doppelt oder zumindest dreimal oder zumindest viermal so groß wie jede der Kontaktflächen.In accordance with at least one embodiment, the cooling surface comprises metal or consists of metal, such as aluminum or copper. Between the top of the support plate and the cooling surface is preferably arranged exclusively electrically insulating material, in particular ceramic material. In normal operation, heat is transferred from the electronic component to the carrier plate. The heat is then transferred in the vertical direction, transverse to the main extension direction of the support plate, through the electrically insulating or ceramic material to the cooling surface and finally dissipated to the circuit board. The cooling surface is preferably at least twice or at least three times or at least four times as large as each of the contact surfaces.
Die Unterseite kann eine oder mehrere Ecken aufweisen, in dessen Bereich die Kühlfläche angeordnet ist. Das heißt, es kann eine oder mehrere Ecken der Unterseite geben, zu der die Kühlfläche das nächstliegende elektrisch leitfähige Element ist. In Draufsicht betrachtet ist zwischen der Kühlfläche und dieser oder diesen Ecken der Unterseite ausschließlich elektrisch isolierendes Material, aber kein weiteres Element wie eine Kontaktfläche angeordnet. Die oben genannten Merkmale für die Ecke und die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche sind auch für eine Ecke und eine im Bereich der Ecke angeordnete Kühlfläche offenbart und umgekehrt. Insbesondere kann also auch die Kühlfläche eine oder mehrere gekrümmte Kanten aufweisen, die jeweils den ihnen nächstliegenden Ecken zugewandt sind und die den oben definierten Höchst- und/oder Mindestabstand zu diesen Ecken einhalten.The underside may have one or more corners, in the region of which the cooling surface is arranged. That is, there may be one or more corners of the bottom to which the cooling surface is the closest electrically conductive element. Viewed in plan view, only electrically insulating material, but no further element such as a contact surface is arranged between the cooling surface and this or these corners of the underside. The above-mentioned features for the corner and the contact area arranged in the area of the corner are also disclosed for a corner and a cooling area arranged in the region of the corner, and vice versa. In particular, therefore, the cooling surface may also have one or more curved edges, which in each case face the corners nearest to them and which comply with the maximum and / or minimum distance to these corners as defined above.
Bevorzugt ist die Trägerplatte so gestaltet, dass im Bereich jeder Ecke der Unterseite entweder eine Kontaktfläche oder eine Kühlfläche angeordnet ist. Die Kontaktflächen oder die Kühlfläche weisen bevorzugt jeweils eine den jeweiligen Ecken zugewandte gekrümmte Kante auf und halten den oben definierten Abstandsbereich zu den Ecken ein.Preferably, the carrier plate is designed so that either a contact surface or a cooling surface is arranged in the region of each corner of the underside. The contact surfaces or the cooling surface preferably each have a curved edge facing the respective corners and maintain the above-defined distance range to the corners.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet die Kühlfläche von einer oder mehreren, insbesondere allen Kontaktflächen durch jeweils einen Streifen, beispielsweise aus isolierendem, bevorzugt keramischem Material, beabstandet. Der oder die Streifen sind bevorzugt einfach zusammenhängend ausgebildet.According to at least one embodiment, viewed in plan view of the underside, the cooling surface of one or more, in particular all contact surfaces by a respective strip, for example of insulating, preferably ceramic material, spaced. The strip or strips are preferably formed simply connected.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist einer oder jeder Streifen im Rahmen der Herstellungstoleranz gerade und weist eine im Rahmen der Herstellungstoleranz konstante Breite auf. Die Breite des Streifens beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 1,5 % und 3 % des Umfangs der Unterseite. Anders ausgedrückt verlaufen die einander zugewandten Kanten der Kühlfläche und der Kontaktflächen im Rahmen der Herstellungstoleranz gerade und parallel zueinander.In accordance with at least one embodiment, one or each strip is straight within the manufacturing tolerance and has a constant width within the manufacturing tolerance. For example, the width of the strip is between 1.5% and 3% of the circumference of the underside. In other words, they run each other facing edges of the cooling surface and the contact surfaces within the manufacturing tolerance straight and parallel to each other.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine oder jeder Streifen eine Haupterstreckungsrichtung auf, die mit den Kanten der Unterseite einen Winkel von zumindest 20° oder zumindest 30° oder zumindest 40° einschließt. Alternativ oder zusätzlich schließt die Haupterstreckungsrichtung des oder der Streifen mit den Kanten der Unterseite einen Winkel von höchstens 70° oder höchstens 60° oder höchstens 50°. Die Länge des oder der Streifen entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung beträgt beispielsweise zumindest 4 % oder zumindest 5 % oder zumindest 8 % des Umfangs der Unterseite.In accordance with at least one embodiment, one or each strip has a main extension direction which forms an angle of at least 20 ° or at least 30 ° or at least 40 ° with the edges of the underside. Alternatively or additionally, the main direction of extension of the strip or strips with the edges of the underside forms an angle of at most 70 ° or at most 60 ° or at most 50 °. The length of the strip or strips along its main extension direction is for example at least 4% or at least 5% or at least 8% of the circumference of the underside.
Eine solche Anordnung der Kühlfläche und der Kontaktflächen ist auf besonders große Flächenanteile der Kontaktflächen und der Kühlfläche ausgelegt.Such an arrangement of the cooling surface and the contact surfaces is designed for particularly large surface portions of the contact surfaces and the cooling surface.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind mehrere oder alle Streifen miteinander verbunden. Anders ausgedrückt sind in Draufsicht betrachtet mehrere oder alle Kontaktflächen durch eine zusammenhängende Bahn aus isolierendem, bevorzugt keramischem Material von der Kühlfläche getrennt und beabstandet.In accordance with at least one embodiment, a plurality or all of the strips are connected to one another. In other words, viewed in plan view, several or all of the contact surfaces are separated and spaced from the cooling surface by a continuous web of insulating, preferably ceramic material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Unterseite in Draufsicht gesehen eine geometrische Form mit einer Spiegelsymmetrie und/oder einer n-zähligen Drehsymmetrie mit n > 1 auf. Eine geometrische Figur mit einer n-zähligen Drehsymmetrie kann durch Drehung um 360°/n in sich selber überführt werden. Auch die Kühlfläche kann eine geometrische Form mit einer Spiegelsymmetrie und/oder einer solchen n-zähligen Drehsymmetrie aufweisen. Bevorzugt weist die Form der Kühlfläche dieselbe Symmetrie auf wie die Form der Unterseite. Dabei ist n eine ganze Zahl. Beispielsweise gilt n = 2 oder n = 4.According to at least one embodiment, the underside seen in plan view has a geometric shape with a mirror symmetry and / or an n-fold rotational symmetry with n> 1. A geometric figure with an n-fold rotational symmetry can be transformed into itself by rotation through 360 ° / n. The cooling surface may also have a geometric shape with a mirror symmetry and / or such an n-fold rotational symmetry. Preferably, the shape of the cooling surface has the same symmetry as the shape of the underside. Where n is an integer. For example, n = 2 or n = 4.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kontaktflächen an der Unterseite so gestaltet und so angeordnet, dass bei einer Spiegelung an der Spiegelachse der Unterseite oder und/oder bei einer die Unterseite in sich selbst überführenden Drehung um 360°/n die Kontaktflächen im Wesentlichen deckungsgleich aufeinander abgebildet werden. Bevorzugt wird bei diesen Symmetrieoperationen auch die Kühlfläche in sich selbst überführt. Das heißt, die Anordnung und Geometrie der Kontaktflächen weist dieselbe Spiegel- und/oder Drehsymmetrie wie die Unterseite auf. Durch die Spiegelung und/oder Drehung wird also jede Kontaktfläche im Wesentlichen deckungsgleich auf eine weitere Kontaktfläche der Unterseite abgebildet. „Im Wesentlichen deckungsgleich“ bedeutet hier insbesondere, dass die aufeinander abgebildeten Kontaktflächen mit zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihres Flächeninhalts überlappen.In accordance with at least one embodiment, the contact surfaces on the underside are designed and arranged such that, when mirrored on the mirror axis of the underside or and / or in the case of a rotation of 360 ° / n that converts the underside into itself, the contact surfaces are substantially congruent to one another become. Preferably, in these symmetry operations, the cooling surface is converted into itself. That is, the arrangement and geometry of the contact surfaces has the same mirror and / or rotational symmetry as the bottom. By mirroring and / or rotation so each contact surface is substantially congruent mapped to another contact surface of the bottom. "Substantially congruent" here means, in particular, that the contact surfaces imprinted on one another overlap with at least 90% or at least 95% of their surface area.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind auf die Kontaktflächen und eventuell auf die Kühlfläche Lötstrukturen zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte aufgebracht. Die Lötstrukturen können auf den Kontaktflächen beziehungsweise auf der Kühlfläche Lötkugeln bilden, insbesondere solange die Trägerplatte noch nicht an die Leiterplatte angelötet ist. Die Lötstrukturen können Zinn aufweisen oder daraus bestehen. Die Lötkugeln können auch Kupferkugeln mit einem Mantel aus Zinn umfassen oder daraus bestehen. Das Kupfer schmilzt beim Lötprozess nicht auf, sodass der Durchmesser der Kupferkugeln einen Mindestabstand zwischen der Trägerplatte und der Leiterplatte beim Lötprozess definiert.In accordance with at least one embodiment, soldering structures for mechanical and electrical connection to the printed circuit board are applied to the contact surfaces and possibly to the cooling surface. The soldering structures can form solder balls on the contact surfaces or on the cooling surface, in particular as long as the carrier plate has not yet been soldered to the printed circuit board. The solder structures may include or consist of tin. The solder balls may also comprise or consist of copper balls with a cladding of tin. The copper does not melt during the soldering process, so that the diameter of the copper balls defines a minimum distance between the carrier plate and the printed circuit board during the soldering process.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind an der Oberseite der Trägerplatte elektrische Anschlussflächen ausgebildet. Die elektrischen Anschlussflächen können spiegelbildlich zu den Kontaktflächen an der Unterseite ausgestaltet und angeordnet sein. Das heißt eine Spiegelung der Kontaktflächen an einer Mittelebene zwischen der Oberseite und der Unterseite führt die Kontaktflächen in die Anschlussflächen über oder umgekehrt. Ebenso kann an der Oberseite eine Kühlfläche angeordnet sein, die spiegelbildlich zu der Kühlfläche an der Unterseite ausgestaltet und angeordnet ist.In accordance with at least one embodiment, electrical connection surfaces are formed on the upper side of the carrier plate. The electrical connection surfaces can be designed and arranged in mirror image to the contact surfaces on the underside. That is, a reflection of the contact surfaces on a median plane between the upper side and the lower side leads over the contact surfaces into the connection surfaces or vice versa. Likewise, a cooling surface can be arranged on the upper side, which is designed and arranged in mirror image to the cooling surface on the underside.
Darüber hinaus wird ein elektronisches Bauelement angegeben. Das elektronische Bauelement umfasst insbesondere eine hier beschriebene Trägerplatte. Alle im Zusammenhang mit der Trägerplatte offenbarten Merkmale sind daher auch für das elektronische Bauelement offenbart und umgekehrt.In addition, an electronic component is specified. The electronic component comprises in particular a carrier plate described here. All disclosed in connection with the carrier plate features are therefore also disclosed for the electronic component and vice versa.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das elektronische Bauelement eine hier beschriebene Trägerplatte.In accordance with at least one embodiment, the electronic component comprises a carrier plate described here.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das elektronische Bauelement ein elektronisches Bauteil. Das elektronische Bauteil ist bevorzugt mechanisch fest an der Oberseite der Trägerplatte befestigt und elektrisch leitend mit der Kontaktstruktur der Trägerplatte verbunden. Über die Trägerplatte beziehungsweise die Kontaktstrukturen kann das elektronische Bauteil im bestimmungsgemäßen Betrieb bestromt werden.In accordance with at least one embodiment, the electronic component comprises an electronic component. The electronic component is preferably fixed mechanically fixed to the upper side of the carrier plate and electrically conductively connected to the contact structure of the carrier plate. About the support plate or the contact structures, the electronic component can be energized during normal operation.
Die laterale Ausdehnung der Trägerplatte ist beispielsweise zumindest doppelt so groß oder zumindest dreimal so groß oder zumindest viermal so groß wie die laterale Ausdehnung des elektronischen Bauteils. Alternativ oder zusätzlich ist die laterale Ausdehnung der Trägerplatte höchstens sechsmal oder höchstens fünfmal oder höchstens viermal so groß wie die laterale Ausdehnung des elektronischen Bauteils. Insbesondere haben die Trägerplatte und das Bauteil also ähnliche laterale Ausdehnungen, das heißt laterale Ausdehnungen in der gleichen Größenordnung. Die Leiterplatte, auf die das elektronische Bauelement aufgebracht werden kann, hat beispielsweise eine laterale Ausdehnung, die zumindest 10-mal oder zumindest 20-mal größer ist als die laterale Ausdehnung des elektronischen Bauteils.The lateral extent of the carrier plate is, for example, at least twice as large or at least three times as large or at least four times as long as large as the lateral extent of the electronic component. Alternatively or additionally, the lateral extent of the carrier plate is at most six times or at most five times or at most four times as large as the lateral extent of the electronic component. In particular, the carrier plate and the component thus have similar lateral expansions, that is to say lateral expansions of the same order of magnitude. The printed circuit board to which the electronic component can be applied, for example, has a lateral extent which is at least 10 times or at least 20 times greater than the lateral extent of the electronic component.
Das elektronische Bauelement ist bevorzugt ein selbstragendes und separat handhabbares Bauelement. Zum Beispiel ist die Trägerplatte selbstragend.The electronic component is preferably a self-supporting and separately manageable component. For example, the carrier plate is self-supporting.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das elektronische Bauteil ein Hochleistungsbauteil, an das im bestimmungsgemäßen Betrieb eine Eingangsleistung von zumindest 1 W oder zumindest 5 W oder zumindest 10 W oder zumindest 20 W angelegt wird.In accordance with at least one embodiment, the electronic component is a high-performance component to which an input power of at least 1 W or at least 5 W or at least 10 W or at least 20 W is applied during normal operation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem elektronischen Bauteil um ein optoelektronisches Bauteil. Das elektronische Bauelement ist dann ein optoelektronisches Bauelement. Insbesondere ist das elektronische Bauteil eine LED oder ein LED-Chip, der im bestimmungsgemäßen Betrieb Strahlung, zum Beispiel im sichtbaren Bereich, emittiert. Die laterale Ausdehnung des elektronischen Bauteils beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 200 µm und 2 mm, bevorzugt zwischen einschließlich 500 µm und 1 mm. In accordance with at least one embodiment, the electronic component is an optoelectronic component. The electronic component is then an optoelectronic component. In particular, the electronic component is an LED or an LED chip, which emits radiation during normal operation, for example in the visible range. The lateral extent of the electronic component is, for example, between 200 μm and 2 mm inclusive, preferably between 500 μm and 1 mm inclusive.
Nachfolgend wird eine hier beschriebene Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil sowie ein hier beschriebenes elektronisches Bauelement unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.Hereinafter, a support plate described here for an electronic component and an electronic component described herein with reference to drawings using exemplary embodiments will be explained in more detail. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, there are no scale relationships shown, but individual elements can be shown exaggerated for better understanding.
Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Bauelements, das auf eine Leiterplatte montiert wird, -
2A und2B Ausführungsbeispiele einer Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil in Querschnittsansicht, -
3A bis3E Ausführungsbeispiele einer Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil in Draufsicht auf die Unterseite der Trägerplatte, -
4 und5A ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Bauelements in Draufsicht auf die Oberseite und Unterseite, -
5B ein elektronisches Bauelement in Draufsicht auf die Unterseite.
-
1 an embodiment of an electronic component which is mounted on a printed circuit board, -
2A and2 B Embodiments of a carrier plate for an electronic component in cross-sectional view, -
3A to3E Embodiments of a support plate for an electronic component in plan view of the underside of the support plate, -
4 and5A an embodiment of an electronic component in plan view of the top and bottom, -
5B an electronic component in plan view of the bottom.
In
Die laterale Ausdehnung des elektronischen Bauteils
Bei dem elektrischen Bauteil
Nach der Montage auf der Leiterplatte
In der
Die Anschlussflächen
Die Kühlflächen
In der
In der
Die Unterseite
Der Krümmungsradius der gekrümmten Kanten
Auf einer der gekrümmten Kante
Durch die kreissegmentförmige Ausgestaltung können die Kontaktflächen
Die Kühlfläche
Die Kühlfläche
Die in der
Die Kontaktflächen
In der
In der
Jede Kontaktfläche
Im Bereich des Zentrums
Die Unterseite
In der
Mit einer so gestalteten Unterseite
Die Unterseite
Eine wie in
In der
Auf der Oberseite
In die
In der
In
Anders als in der
Die Erfinder haben die elektronischen Bauelemente
Ferner wurden in den Simulationen die Bauelemente
Nach zirka 6000 Erwärmungs- und Abkühlungszyklen waren 63 % der in der
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese 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 diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if these features or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- KontaktstrukturContact structure
- 22
- Kontaktflächecontact area
- 33
- elektrisch isolierendes Materialelectrically insulating material
- 44
- Kühlflächecooling surface
- 55
- Streifenstrip
- 1010
-
Unterseite der Trägerplatte 100Bottom of the
carrier plate 100 - 1111
- Ecke der Unterseite 10Corner of the bottom 10
- 1212
- Kante der Unterseite 10Edge of the bottom 10
- 1313
- Zentrum der Unterseite 10Center of the bottom 10
- 2020
-
gekrümmte Kante der Kontaktfläche 2curved edge of the
contact surface 2 - 2121
-
gerade Kante der Kontaktfläche 2straight edge of the
contact surface 2 - 2222
- ZwillingskontaktflächeTwin contact surface
- 4040
-
gekrümmte Kante der Kühlfläche 4curved edge of the
cooling surface 4 - 5050
- Oberseite der Trägerplatte 100Top of the carrier plate 100th
- 5252
- Anschlussflächeterminal area
- 5454
- Kühlflächecooling surface
- 100100
- Trägerplattesupport plate
- 200200
- elektronisches Bauteilelectronic component
- 300300
- Leiterplattecircuit board
- 400400
- Lötstruktursoldering structure
- 401401
- Lötverbindungsolder
- 10001000
- elektronisches Bauelementelectronic component
Claims (19)
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017114005.0A DE102017114005A1 (en) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | Support plate for an electronic component and electronic component |
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-
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-
2018
- 2018-06-14 WO PCT/EP2018/065852 patent/WO2018234157A1/en active Application Filing
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