DE102018202679A1 - Optoelectronic component - Google Patents

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Andreas Kloss
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Abstract

Ein Optoelektronisches Bauelement umfasst einen Anschlussträger (5), einen auf dem Anschlussträger (5) angeordneten Chipträger (3), und einen auf dem Chipträger (3) befestigten Halbleiterchip (1), der ausgelegt ist, bei Anlegen einer Spannung Strahlung zu emittieren, und der eine dem Chipträger (3) zugewandte erste Kontaktfläche (10) aufweist. Der Chipträger (3) weist eine dem Halbleiterchip (1) zugewandte zweite Kontaktfläche (30) aufweist. In dieser ist wenigstens eine Kavität (38) ausgebildet, die durch die erste Kontaktfläche (10) des Halbleiterchips (1) begrenzt ist. Einer bevorzugten Ausführungsform zufolge sind die erste (10) und die zweite Kontaktfläche (30) über einen Haftvermittler (2) miteinander verbunden, und die Kavität (38) ist zumindest teilweise mit einem eine Oxidation des Haftvermittlers (2) hemmenden Fluid verfüllt. Das Fluid kann insbesondere ein Ferrofluid (4) sein.

Figure DE102018202679A1_0000
An optoelectronic component comprises a connection carrier (5), a chip carrier (3) arranged on the connection carrier (5), and a semiconductor chip (1) fastened on the chip carrier (3), which is designed to emit radiation when a voltage is applied, and which has a first contact surface (10) facing the chip carrier (3). The chip carrier (3) has a second contact surface (30) facing the semiconductor chip (1). In this at least one cavity (38) is formed, which is bounded by the first contact surface (10) of the semiconductor chip (1). According to a preferred embodiment, the first (10) and the second contact surface (30) are interconnected via an adhesion promoter (2), and the cavity (38) is at least partially filled with a fluid which inhibits oxidation of the adhesion promoter (2). The fluid may in particular be a ferrofluid (4).
Figure DE102018202679A1_0000

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem Anschlussträger, einem auf dem Anschlussträger angeordneten Chipträger, und einem auf dem Chipträger befestigten Halbleiterchip, der beispielsweise ausgelegt ist, bei Anlegen einer Spannung Strahlung zu emittieren. Der Chipträger kann als elektrischer Kontaktanschluss ausgebildet sein.The present invention relates to an optoelectronic component having a connection carrier, a chip carrier arranged on the connection carrier, and a semiconductor chip fastened on the chip carrier, which is designed, for example, to emit radiation when a voltage is applied. The chip carrier can be designed as an electrical contact connection.

Stand der TechnikState of the art

Ein optoelektronisches Bauelement, bei dem ein Strahlung emittierender Halbleiterchip, insbesondere ein LED-Chip, auf einem Kontaktanschluss befestigt ist, ist beispielsweise aus der Druckschrift US 7,473,933 B2 bekannt. Das betreffende oberflächenmontierbare (SMD) LED-Modul umfasst eine Wärmeleitungsschicht, die beispielsweise selbst elektrisch leitfähig ist oder in welcher zumindest eine entsprechende Metallisierung strukturiert ist. Auf der korrespondierenden Kontaktfläche ist eine dünne Chip-Anbringungsschicht als Haftvermittler vorgesehen, die aus einem elektrisch leitfähigen Epoxidharz, einem Lötmetall oder einem Karbonfasern enthaltenden Adhäsiv gebildet ist. Mit Hilfe dieses Haftvermittlers wird eine Kontaktfläche auf der Unterseite des LED-Chips mit der Kontaktfläche des elektrischen Anschlusses fest verbunden beziehungsweise zusammengeklebt. Der zweite elektrische Kontakt des LED-Chips erfolgt durch Kontaktierung der oberen Oberfläche des LED-Chips mittels Drahtbonden.An optoelectronic component in which a radiation-emitting semiconductor chip, in particular an LED chip, is fastened on a contact connection is known, for example, from the document US 7,473,933 B2 known. The respective surface mountable (SMD) LED module comprises a heat conduction layer, which itself is, for example, electrically conductive or in which at least one corresponding metallization is structured. On the corresponding contact surface, a thin chip-attachment layer is provided as a primer, which is formed from an electrically conductive epoxy resin, a solder or a carbon fiber-containing adhesive. With the help of this bonding agent, a contact surface on the bottom of the LED chip with the contact surface of the electrical connection is firmly connected or glued together. The second electrical contact of the LED chip is made by contacting the upper surface of the LED chip by wire bonding.

Die Druckschrift US 8,601,136 B2 zeigt einen ähnlichen Aufbau in Chip-on-Board Technik (COB). Hierbei ist eine untere Kontaktfläche des LED-Chips ebenfalls über ein Epoxidharz, ein Lötmetall, oder ein Eutektikum, Glas oder Silberglas mit der Kontaktfläche einer elektrischen Leitungsschicht verklebt, die auf oder in einer Isolationsschicht auf einem wärmeleitenden Träger ausgebildet ist. Der Haftvermittler ist selbst auch elektrisch leitfähig, im Fall des Epoxidharzes im Allgemeinen z.B. mit Hilfe darin eingebrachter Silber- oder Goldpartikel.The publication US 8,601,136 B2 shows a similar structure in chip-on-board technology (COB). Here, a lower contact surface of the LED chip is also bonded via an epoxy resin, a solder, or a eutectic, glass or silver glass with the contact surface of an electrical conductor layer, which is formed on or in an insulating layer on a thermally conductive support. The adhesion promoter itself is also electrically conductive, in the case of the epoxy resin in general, for example with the aid of silver or gold particles incorporated therein.

In beiden Fällen werden die beiden gegenüberliegenden Kontaktflächen vollflächig miteinander verbunden, um eine bestmögliche Anhaftung zu erreichen. Durch die wärmeleitende Schicht beziehungsweise den wärmeleitenden Träger wird die beim Betrieb der LED erzeugte Wärme effizient vom Chip weggeführt, dieser somit geschützt.In both cases, the two opposite contact surfaces are connected to each other over the entire surface, in order to achieve the best possible adhesion. The heat-conducting layer or the heat-conducting carrier, the heat generated during operation of the LED is efficiently led away from the chip, this thus protected.

Das kristalline Material des LED-Chips und das gegenüberliegende Metall besitzen allerdings in der Regel deutlich verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE). Aufgrund dessen kann es zu einer beträchtlichen Belastung der Verbindung zwischen den Kontaktflächen über viele Betriebszyklen hinweg kommen, und auch der LED-Chip oder das Metall selbst können in Mitleidenschaft gezogen werden. In besonders gelagerten Fällen - gerade dann, wenn auch die laterale Ausdehnung des LED-Chips bzw. der Kontaktflächen vergleichsweise groß ist, so dass sich die unterschiedliche Expansion noch stärker bemerkbar macht - kann es zu einem teilweisen Abriss des Haftvermittlers an den Kontaktflächen oder sogar zu Rissen innerhalb dieser Flächen kommen. Der elektrische Kontakt und die Funktion der LED kann dadurch erheblich beeinträchtigt werden.However, the crystalline material of the LED chip and the opposite metal usually have significantly different thermal expansion coefficients (CTE). As a result, there can be a considerable burden on the connection between the pads over many cycles of operation, and also the LED chip or the metal itself can be affected. In particular cases - even if the lateral extent of the LED chip or the contact surfaces is comparatively large, so that the different expansion makes even more noticeable - it may lead to a partial demolition of the bonding agent at the contact surfaces or even Cracks come within these areas. The electrical contact and the function of the LED can be significantly affected.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein optoelektronisches Bauelement derart weiterzubilden, dass ein verlässlicher und dauerhafter Betrieb des Halbleiterchips sichergestellt wird.It is therefore an object of the invention to develop an optoelectronic component in such a way that a reliable and permanent operation of the semiconductor chip is ensured.

Die Aufgabe wird gelöst durch optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen von Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved by optoelectronic component having the features of claim 1. Advantageous developments of the circuit arrangement according to the invention are the subject of the dependent claims.

Ausgangspunkt ist ein optoelektronisches Bauelement, umfassend einen Anschlussträger, einen auf dem Anschlussträger angeordneten Chipträger, und einen auf dem Chipträger befestigten Halbleiterchip, der ausgelegt ist, bei Anlegen einer Spannung Strahlung zu emittieren, und der eine dem Chipträger zugewandte erste Kontaktfläche aufweist. Der Chipträger weist dabei eine dem Halbleiterchip zugewandte zweite Kontaktfläche auf. Der Halbleiterchip und der Chipträger können mit den einander zugewandten Kontaktflächen direkt oder mittelbar verbunden sein, d.h., sich kontaktieren. Verschiedene Ausführungsformen sehen vor, dass über den Kontakt mit dem Chipträger effektiv die im Halbleiterchip erzeugte Wärme abgeführt werden kann. Bei dem Chipträger kann es sich um ein getrennt an dem Anschlussträger an- oder aufgebrachtes Element handeln, oder um ein darin integriertes Element, etwa ein Pad oder eine Leiterbahn.The starting point is an optoelectronic component, comprising a connection carrier, a chip carrier arranged on the connection carrier, and a semiconductor chip mounted on the chip carrier, which is designed to emit radiation when a voltage is applied, and which has a first contact surface facing the chip carrier. In this case, the chip carrier has a second contact surface facing the semiconductor chip. The semiconductor chip and the chip carrier may be directly or indirectly connected to the facing contact surfaces, i.e., contact each other. Various embodiments provide that the contact with the chip carrier can effectively dissipate the heat generated in the semiconductor chip. The chip carrier may be an element attached or attached separately to the connection carrier, or an element integrated therein, such as a pad or a conductor track.

Verschiedenen Ausführungsbeispielen zufolge ist nun in der zweiten Kontaktfläche, also derjenigen des Chipträgers, wenigstens eine Kavität ausgebildet, die durch die erste Kontaktfläche des Halbleiterchips begrenzt ist. Es ist folglich innerhalb des Kontakts zwischen dem Halbleiterchip und dem Chipträger ein Hohlraum ausgebildet, der durch die vertieften Wände der Kavität und der zugewandten (ersten) Kontaktfläche begrenzt wird. Der so gebildete Hohlraum kann seitlich (oder generell in irgendeiner Richtung) offen oder aber auch rundherum vollständig abgeschlossen sein.According to various embodiments, at least one cavity, which is delimited by the first contact surface of the semiconductor chip, is now formed in the second contact surface, that is to say that of the chip carrier. Consequently, a cavity is formed within the contact between the semiconductor chip and the chip carrier, which is bounded by the recessed walls of the cavity and the facing (first) contact surface. The cavity formed in this way can be open at the sides (or in general in any direction) or completely closed all the way around.

Diese Kavität kann beispielsweise bewirken, dass die Kontaktfläche des Chipträgers strukturiert wird und somit einzelne, gegebenenfalls voneinander getrennte Teil-Kontaktflächenbereiche entstehen, die die durch die unterschiedliche Wärmeexpansion der beteiligten Kontaktflächen hervorgerufenen Spannungen aufnehmen können. Es entstehen gewissermaßen erhabene oder freistehende Strukturen, die einen hinreichenden Grad an Flexibilität aufweisen, um den bei der Wärmeexpansion wirkenden lateralen Kräften federnd nachzugeben. Die innere Struktur des Chipträgers braucht dabei nicht beeinträchtigt zu werden. This cavity can, for example, cause the contact surface of the chip carrier to be structured, and thus individual, possibly separate, partial contact surface areas arise, which can absorb the stresses caused by the different thermal expansion of the contact surfaces involved. In a sense, raised or freestanding structures are created, which have a sufficient degree of flexibility to resiliently yield to the lateral forces acting on thermal expansion. The internal structure of the chip carrier does not need to be affected.

Dadurch können die Kontaktflächen und insbesondere deren Verbindung selbst entlastet werden. Einer drohenden Delamination des Halbleiterchips vom Chipträger infolge zyklischer thermischer Beanspruchung wird wirksam vorgebeugt.As a result, the contact surfaces and in particular their connection itself can be relieved. A threat of delamination of the semiconductor chip from the chip carrier due to cyclic thermal stress is effectively prevented.

Einer besonders vorteilhaften Weiterbildung zufolge sind die erste und die zweite Kontaktfläche über einen Haftvermittler miteinander verbunden, und die Kavität ist zumindest teilweise mit einem eine Oxidation des Haftvermittlers hemmenden Fluid verfüllt. Ein solcher Haftvermittler ist - da er regelmäßig auch elektrisch leitfähig ausgebildet sein soll - aus einem Metall hergestellt (z.B. als Lötmittel) oder enthält beispielsweise Partikel eines oder mehrerer Edelmetalle wie Gold oder Silber, wobei der Träger dann ein Epoxidharz sein kann. Enthält dieser beispielsweise durch Imperfektionen bei der Herstellung kleinste Lufteinschlüsse, so kann im Laufe des Lebenszyklus des Bauelements ausgehend von diesen Stellen eine Oxidation auftreten, welches die Funktion des Haftvermittlers nachteilhaft beeinträchtigt (auch wenn z.B. oxidiertes Silber immer noch leitfähig sein kann) und die Lebensdauer verkürzt. Auch ist am äußeren Rand der Kontaktflächen eine im dort freiliegenden Haftvermittler beginnende und sich von dort aus nach innen fortschreitende Oxidation nur schwer vermeidbar.According to a particularly advantageous development, the first and second contact surfaces are connected to one another via an adhesion promoter, and the cavity is at least partially filled with a fluid which inhibits oxidation of the adhesion promoter. Such a coupling agent is-since it is also said to be regularly electrically conductive-made of a metal (for example as a solder) or contains, for example, particles of one or more noble metals such as gold or silver, the support then being an epoxy resin. Contains this, for example, by imperfections in the production of the smallest air pockets, so in the course of the life of the device from these points an oxidation occur, which adversely affects the function of the adhesion promoter (even if, for example, oxidized silver may still be conductive) and shortens the life , Also, at the outer edge of the contact surfaces starting in there exposed bonding agent and from there progressing inwardly oxidation is difficult to avoid.

Durch die Einrichtung der Kavität wird nun an und für sich diejenige Fläche des Haftvermittlers, die beispielsweise Luft ausgesetzt ist, weiter vergrößert. Die Weiterbildung sieht nun aber vor, diese Kavität mit einem Fluid zu verfüllen, das die Eigenschaft besitzt, eine Oxidation des Haftvermittlers zu verhindern oder dieser wenigstens vorzubeugen oder sie zu hemmen. Das Fluid nimmt vorzugsweise keinen oder wenig Sauerstoff in gelöster Form auf und bildet auch keine Lufteinschlüsse. Es benetzt die Grenzfläche zum Haftvermittler und hält die Luft dadurch vom Haftvermittler zumindest im Bereich zwischen den Kontaktflächen fern. Andere Fluide als Ferrofluide, die eine hinreichende Viskosität besitzen und ortsfest bleiben, kommen dabei ebenso in Betracht.By means of the cavity, the area of the adhesion promoter which is exposed to air, for example, is now further increased in and of itself. The further development, however, provides for filling this cavity with a fluid which has the property of preventing or at least preventing oxidation of the adhesion promoter or of inhibiting it. The fluid preferably takes up no or little oxygen in dissolved form and also does not form air pockets. It wets the interface to the bonding agent and keeps the air from the bonding agent at least in the area between the contact surfaces. Other fluids than ferrofluids, which have a sufficient viscosity and remain stationary, are also considered.

Einer vorteilhaften Weiterbildung zufolge kann es sich bei dem eine Oxidation des Haftvermittlers hemmende Fluid um ein Ferrofluid handeln. Ferrofluide sind als Dichtungs- oder Kühlungsmittel bekannt. Ein Ferrofluid ist eine kolloidale Suspension von magnetischen Partikeln, vorzugsweise ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Partikeln, in einer Trägerflüssigkeit. Beispiele für die in solchen Partikeln verwendeten Substanzen sind Eisen, Nickel, Kobalt, Magnetit, etc. Als Trägerflüssigkeit kommt vorzugsweise ein Öl, ein Harz, ein Wachs oder ein Paraffin in Betracht. Wasser, Kohlenwasserstoffe oder Fluorkohlenwasserstoffe kommen grundsätzlich auch in Betracht.According to an advantageous development, the fluid which inhibits oxidation of the adhesion promoter can be a ferrofluid. Ferrofluids are known as sealants or coolants. A ferrofluid is a colloidal suspension of magnetic particles, preferably ferromagnetic or ferrimagnetic particles, in a carrier liquid. Examples of the substances used in such particles are iron, nickel, cobalt, magnetite, etc. As the carrier liquid is preferably an oil, a resin, a wax or a paraffin into consideration. Water, hydrocarbons or fluorohydrocarbons are basically also considered.

Die durchschnittliche Partikelgröße bzw. der durchschnittliche Durchmesser (Nominaldurchmesser) beträgt 10 nm oder weniger. Beispielhafte Werte von weniger als 20 nm oder sogar noch größer sollen aber grundsätzlich nicht ausgeschlossen sein, solange die grundsätzliche Funktion gewährleistet bleibt. Es schließt sich nämlich zu größeren Durchmessern hin der Bereich magnetorheologischer Flüssigkeiten (Durchmesser oberhalb 10 nm bis über 1 µm) an. Von diesen unterscheiden sich Ferrofluide aber gerade dadurch, dass Ferrofluide auch beim Anlegen eines Magnetfelds flüssig bleiben und sich auch die Vikosität wenig ändert, während magnetorheologische Flüssigkeiten hochviskos werden und sich (reversibel) verfestigen. Durch die Erfindung sind magnetorheologische Flüssigkeiten aber nicht ausgeschlossen, hier kommt insbesondere Quecksilber in Betracht. Bei dem Ferrofluid ist die Partikelgröße geringer als die Ausdehnung der Weiss'schen Bezirke. Die einzelnen Partikel sind in der Trägerflüssigkeit frei beweglich. Insgesamt verhält sich das Fluid somit paramagnetisch und bleibt über eine weiten Temperaturbereich stabil.The average particle size or diameter (nominal diameter) is 10 nm or less. However, exemplary values of less than 20 nm or even larger should in principle not be excluded, as long as the basic function is guaranteed. For larger diameters, the range of magnetorheological fluids (diameter above 10 nm to more than 1 μm) follows. Of these, however, ferrofluids differ precisely in that ferrofluids remain liquid even when a magnetic field is applied, and the viscosity also changes little, while magnetorheological fluids become highly viscous and solidify (reversibly). Magnetorheological fluids are not excluded by the invention, in particular mercury is considered here. In the ferrofluid, the particle size is smaller than the extent of the Weissian districts. The individual particles are freely movable in the carrier liquid. Overall, the fluid thus behaves paramagnetically and remains stable over a wide temperature range.

Die Partikel können durch Zugabe eines Polymers, das sich auf deren Oberfläche legt, bzw. eines Tensids gegenüber einer Verklumpung (Anlagerung an benachbarte Partikel) und/oder Sedimentierung stabilisiert sein. Die Volumenverhältnisse können beispielsweise 85 vol% Trägerflüssigkeit, 10 vol% Tenside und 5 vol% feste magnetische Bestandteile sein. Im Magnetfeld richten sich Partikel entlang den Feldlinien aus, die willkürliche Partikelbewegung wirkt jedoch einer Kettenbildung und damit einer weiteren Agglomeration entgegen.The particles can be stabilized by addition of a polymer which deposits on its surface or of a surfactant against agglomeration (attachment to adjacent particles) and / or sedimentation. The volume ratios may be, for example, 85% by volume carrier liquid, 10% by volume surfactants and 5% by volume solid magnetic components. In the magnetic field, particles align along the field lines, but the random particle movement counteracts chain formation and thus further agglomeration.

Allerdings streben die Partikel entsprechend ihrem Magnetisierungsgrad bei angelegtem äußeren Magnetfeld in Richtung des Gradienten zu höherer magnetischer Flussdichte hin. Dies erlaubt es das Fluid durch ein geeignetes, angepasstes Magnetfeld von außen zu steuern und/oder in Position zu halten. Ist die Kavität beispielweise nach außen hin offen, ragt also beispielsweise nach außen über eine äußere Kante der ersten Kontaktfläche hinaus, so wird es bei dem Ferrofluid möglich, dieses innerhalb der Kavität zu halten. Dass Ferrofluide regelmäßig auch noch eine hohe Oberflächenspannung besitzen können, kommt diesem Verhalten weiter zugute.However, according to their degree of magnetization, when the external magnetic field is applied, the particles tend toward higher magnetic flux density in the direction of the gradient. This allows the fluid to be controlled and / or held in position by a suitable, adapted magnetic field from the outside. If, for example, the cavity is open toward the outside, that is, for example, protrudes outward beyond an outer edge of the first contact surface, then it is possible with the ferrofluid to keep this within the cavity. The fact that ferrofluids can regularly also have a high surface tension further benefits this behavior.

Ersetzt nun eine Ferrofluid die sonst in der Kavität vorhandene Luft, so ergibt sich ein weiterer Vorteil dahingehend, dass das Ferrofluid unter Temperatureinfluss einen deutlich geringeren Dampfdruck und auch eine deutliche geringere Wärmeausdehnung aufzeigt. Auch kann von praktisch keinen Lufteinschlüssen im Fluid ausgegangen werden. Das Ferrofluid kann folglich zuverlässig am Ort gehalten werden, schützt die Kontaktfläche vor Oxidation und übt über die Zyklen hinweg selbst keinen mechanischen Einfluß auf die Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem Chipträger aus.If a ferrofluid now replaces the air otherwise present in the cavity, there is another advantage in that the ferrofluid exhibits a significantly lower vapor pressure and a significantly lower thermal expansion under the influence of temperature. Also, it can be assumed that virtually no air bubbles in the fluid. The ferrofluid can thus be reliably held in place, protects the contact surface from oxidation, and does not exert any mechanical influence on the connection between the semiconductor chip and the chip carrier over the cycles.

Das Ferrofluid kann durch geeignete Wahl der aufeinander abgestimmten Substanzen selbst auch zur Wärmeleitung eingesetzt werden bzw. wenigstens dazu beitragen.The ferrofluid can be used by suitable choice of coordinated substances themselves for heat conduction or at least contribute.

Einer weiteren Ausgestaltung zufolge umfasst das optoelektronische Bauelement einen Magneten, vorzugsweise einen Permanentmagneten, der auf oder in dem Anschlussträger angeordnet ist und auf die magnetischen Partikel in dem Ferrofluid einwirkt, um das Ferrofluid in der Kavität zu halten. Die Anordnung des Magneten kann beispielsweise auf der Rück- oder Unterseite des Anschlussträgers bzw. der Leiterplatte erfolge. Wie beschrieben erfolgt die Anordnung der Pole so, dass räumlich betrachtet eine Erhöhung der magnetischen Flussdichte in die Kavität hinein erfolgt, so dass das Ferrofluid wirksam an Ort und Stelle gehalten und vor einem Ausfließen aus der Kavität und damit einem Verlust geschützt wird.According to a further embodiment, the optoelectronic component comprises a magnet, preferably a permanent magnet, which is arranged on or in the connection carrier and acts on the magnetic particles in the ferrofluid in order to hold the ferrofluid in the cavity. The arrangement of the magnet can take place, for example, on the rear or underside of the connection carrier or the printed circuit board. As described, the arrangement of the poles is such as to spatially increase the magnetic flux density into the cavity so that the ferrofluid is effectively held in place and protected from flowing out of the cavity and thus loss.

Einer weiteren Ausgestaltung zufolge ist der Chipträger aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 14 W/m.K, vorzugsweise mehr als 150 W/m.K gebildet ist, weiter vorzugsweise mehr als 300 W/m K gebildet. Da das Ferrofluid, das Fluid oder auch nur die in der Kavität enthaltene Luft nicht die volle, erforderliche Wärmeleitung des Materials des Chipträgers erreichen wird, ist es von besonderem Vorteil, in diesem Fall aufgrund der reduzierten Kontaktfläche zwischen Halbleiterchip und Chipträger für letzteren ein Material mit besonders großer Wärmeleitung auszuwählen. According to a further embodiment, the chip carrier is formed from a material with a thermal conductivity of more than 14 W / m.K, preferably more than 150 W / m.K, more preferably more than 300 W / m K. Since the ferrofluid, the fluid or even the air contained in the cavity will not reach the full, required heat conduction of the material of the chip carrier, it is of particular advantage in this case, due to the reduced contact area between the semiconductor chip and chip carrier for the latter with a material to select particularly large heat conduction.

Einer weiteren Ausgestaltung zufolge ist das Material des Chipträgers elektrisch leitfähig und umfasst vorzugsweise Kupfer, eine Kupfer-Wolfram-Legierung, Silizium-Karbid, Diamant, Graphit, Gold, oder Silber. Diese Materialien eignen sich besonders, um die reduzierte Wärmeleitung zu kompensieren.According to another embodiment, the material of the chip carrier is electrically conductive and preferably comprises copper, a copper-tungsten alloy, silicon carbide, diamond, graphite, gold, or silver. These materials are particularly suitable to compensate for the reduced heat conduction.

Alternativ kann das Material des Chipträgers auch elektrisch isolierend sein und vorzugsweise Aluminiumoxid oder Berylliumoxid umfassen. Bei einer solchen Ausgestaltung erfolgt die elektrische Kontaktierung (p-Anschluss) seitlich von Chip oder über im Chipträger strukturierte Leiter- bzw. Anschlussbahnen. Die genannten Materialien bewirken eine besonders große Wärmeleitung.Alternatively, the material of the chip carrier may also be electrically insulating and preferably comprise alumina or beryllium oxide. In such a configuration, the electrical contacting (p-connection) takes place laterally by chip or via conductor tracks or connecting tracks structured in the chip carrier. The materials mentioned cause a particularly large heat conduction.

Einer weiteren Ausgestaltung zufolge nimmt die Kavität eine solche Ausdehnung in der zweiten Kontaktfläche des Chipträgers ein, dass die zweite Kontaktfläche nur noch 60 % oder weniger, vorzugsweise 50 % oder weniger, weiter vorzugsweise 40 % oder weniger von der ersten Kontaktfläche des Halbleiterchips direkt oder mittelbar über einen Haftvermittler kontaktiert. Zwar reduziert sich hierbei die für die Wärmeleitung zur Verfügung stehende (Kontakt-)Fläche, jedoch wird es ab diesen Verhältnissen möglich, freistehende Strukturen zu schaffen, die die Kräfte federnd aufnehmen und damit die unmittelbar an den Grenzflächen wirkenden Spannungen abbauen können.According to a further embodiment, the cavity assumes such an extent in the second contact surface of the chip carrier that the second contact surface only 60% or less, preferably 50% or less, more preferably 40% or less of the first contact surface of the semiconductor chip directly or indirectly contacted via a bonding agent. Although this reduces the (contact) area available for the heat conduction, it becomes possible from these conditions to create freestanding structures which resiliently absorb the forces and can thus reduce the stresses acting directly at the interfaces.

Einer weiteren Ausgestaltung zufolge ist die Kavität als Vertiefung mit einer geschlossenen Grundfläche in dem Chipträger ausgebildet, wobei sich von der Grundfläche aus ein Muster von Fingern erstreckt, deren Spitzen jeweils eine Teilfläche der zweiten Kontaktflächen bilden, die die erste Kontaktfläche des Halbleiterchips direkt oder mittelbar über einen Haftvermittler kontaktiert. Der Aufbau von fingerartigen Strukturen setzt besonders effizient das Ziel um, eine laterale Kraftaufnahme zu ermöglichen. Bei Fingern ergibt sich ein großes Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis von beispielweise 1:1 oder mehr, bevorzugt 2:1 oder mehr, weiter bevorzugt 3:1 oder mehr. Bei der Verwendung von Kupfer oder ähnlicher nicht spröder Materialien für den Chipträger besteht eine hohe Biegezugfestigkeit, die es erlaubt die unterschiedlicher Wärmeexpansion wirkenden Scherkräfte aufzunehmen, bevor es zum Bruch durch Materialermüdung kommt. Die Einrichtung von vielen kleinen Fingern anstatt einzelner größerer Inseln erlaubt ferner eine feinere Verteilung über das Kontaktflächenfeld. Ferner kann - wie auch ein nachfolgend beschriebenes Ausführungsbeispiel zeigt - durch entsprechende Dimensionierung der Finger mit größerem Durchmesser in einer Vorzugsrichtung als in einer dazu senkrechten Richtung eine gewisse anisotrope Kraftaufnahmekomponente eingeführt werden.According to a further embodiment, the cavity is formed as a recess with a closed base in the chip carrier, wherein extending from the base of a pattern of fingers, the tips each form a partial surface of the second contact surfaces, the first contact surface of the semiconductor chip directly or indirectly via contacted a bonding agent. The construction of finger-like structures is particularly efficient at achieving the goal of enabling lateral force absorption. In the case of fingers, a large length-to-diameter ratio of, for example, 1: 1 or more, preferably 2: 1 or more, more preferably 3: 1 or more, results. When using copper or similar non-brittle materials for the chip carrier, there is a high flexural tensile strength that allows for the shear forces acting at different heat expansions before material fatigue fractures occur. The provision of many small fingers rather than individual larger islands also allows a finer distribution over the pad area. Furthermore, as also shown by an exemplary embodiment described below, a certain anisotropic force absorption component can be introduced by appropriate dimensioning of the fingers of larger diameter in a preferred direction than in a direction perpendicular thereto.

Einer Ausführungsform zufolge sind die Finger einstückig mit dem Chipträger ausgebildet. Beispielsweise kann die Kavität mit Hilfe von Materialabtrag von der Oberfläche des Chipträgers durch Laserschneiden ausgeformt werden. Die Finger bleiben dabei aufrecht und frei stehen.According to one embodiment, the fingers are formed integrally with the chip carrier. For example, the cavity can be formed by means of material removal from the surface of the chip carrier by laser cutting. The fingers remain upright and free standing.

Einer entsprechenden Ausgestaltung zufolge sind die Finger jeweils mit einer Länge gemessen in einer Richtung senkrecht zur ersten und zweiten Kontaktfläche und mit einem Durchmesser gemessen in einer Richtung parallel zur ersten und zweiten Kontaktfläche ausgebildet. Das Verhältnis der Länge zum Durchmesser ist abhängig von der Beschaffenheit eines Materials, aus dem der Chipträger aufgebaut ist, so ausgelegt, dass die Finger einer lateral in Richtung parallel zur ersten und zweiten Kontaktfläche auf die Spitzen wirkenden Kraft aufgrund einer thermischen Expansion des von ihnen kontaktierten Halbleiterchips nachgeben und sich verbiegen. According to a corresponding embodiment, the fingers are each formed with a length measured in a direction perpendicular to the first and second contact surfaces and with a diameter measured in a direction parallel to the first and second contact surfaces. The ratio of length to diameter depends on the nature of a material of which the chip carrier is constructed, such that the fingers of a force acting laterally in the direction parallel to the first and second contact surfaces on the tips due to thermal expansion of contacted by them Give semiconductor chips and bend.

Einer weiteren Ausgestaltung zufolge ist eine auf einer dem Chip zugewandten Außenfläche des Chipträgers angeordnete vorgesehen, die seitlich gegen eine Seitenfläche des Halbleiterchips drückt und diesen hält, wobei die Halterung vorzugsweise aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material gebildet ist und durch ein von einem Magneten erzeugten Magnetfeld gegen die Seitenfläche gedrückt und/oder an Ort und Stelle gehalten wird. Diese Ausführungsform ist besonders dann vorteilhaft, wenn bereits ein Magnet zum Halten des Ferrofluids vorgesehen ist. Aber auch ohne Magnet, magnetisierbarem oder magnetisiertem Material, Ferrofluid, und sogar ohne Finger und Kavität ist diese Art seitlicher Halterung des Chips bereits vorteilhaft, da der Haftvermittler entlastet wird. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführung, wenn hier nur eine stegartige Halterung eingesetzt wird, wie ein nachfolgend beschriebenes Ausführungsbeispiel zeigt.According to a further embodiment, an on a chip-facing outer surface of the chip carrier is arranged, which presses laterally against a side surface of the semiconductor chip and holds this, wherein the holder is preferably formed of a magnetic or magnetizable material and by a magnetic field generated by a magnet against the side surface is pressed and / or held in place. This embodiment is particularly advantageous if a magnet is already provided for holding the ferrofluid. But even without a magnet, magnetizable or magnetized material, ferrofluid, and even without fingers and cavity, this type of lateral support of the chip is already advantageous because the adhesive is relieved. Particularly advantageous is this embodiment, if only a web-like support is used here, as an embodiment described below shows.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawings. In the figures, like reference numerals designate like features and functions.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

  • 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf den Chipträger mit ausschnittweise gezeigten Mustern von Fingeranordnungen gemäß 3 alternativen Varianten des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a cross section through an optoelectronic device according to an embodiment of the invention;
  • 2 in a schematic representation of a plan view of the chip carrier with partially shown patterns of finger assemblies according to 3 alternative variants of in 1 shown embodiment.

Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention

In den Figuren und Ausführungsbeispielen des Halbleiterchips und des optoelektronischen Bauelements gemäß der verschiedenen Aspekte sind gleiche oder ähnliche Bestandteile beziehungsweise gleich oder ähnlich wirkende Bestandteile mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente sind keinesfalls als maßstäblich zu betrachten, es sei denn, eine Skala ist explizit angegeben. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zur besseren Verständlichkeit übertrieben groß/klein oder dick/dünn dargestellt sein.In the figures and exemplary embodiments of the semiconductor chip and the optoelectronic component according to the various aspects, the same or similar components or the same or similar components are provided with the same reference numerals. The figures and the proportions of the elements shown in the figures are by no means to be considered to scale, unless a scale is explicitly stated. On the contrary, individual elements can be shown exaggeratedly large / small or thick / thin for better representability and / or better intelligibility.

1 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements. Das optoelektronische Bauelement ist als Chip-on-Board (COB) Bauelement ausgelegt, der dargestellte Bereich stellt folglich einen Ausschnitt eines beispielsweise mehrere Halbleiterchips und zugeordnete Chipträger umfassenden Moduls dar. Dargestellt ist ein kreisrunder Halbleiterchip 1 mit einer Dicke von ca. 190 oder 200 µm und einer Mittenachse C, der auf einem als elektrischer Anschluss ausgebildeten Chipträger 3 angeordnet ist. Dieser ist wiederum auf einer Hauptfläche eines als Leiterplatte ausgebildeten Anschlussträgers 5 angeordnet. Der Halbleiterchip 1 ist beispielsweise ein Leuchtdiodenchip (LED-Chip; LED: Light Emitting Diode) und kann aus einem Kristall umfassend u.a. GaAs, GaP, GaN, AIN, InGaN, SiC etc. aufgebaut sein. Er kann einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur oder eine Quantentopfstruktur als aktive Schicht aufweisen. Der Halbleiterchip kann auch andere Formen und Dimensionen besitzen als hier dargestellt. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an optoelectronic component. The optoelectronic component is designed as a chip-on-board (COB) component, the illustrated region thus represents a section of a module comprising, for example, a plurality of semiconductor chips and associated chip carriers. Shown is a circular semiconductor chip 1 with a thickness of about 190 or 200 microns and a center axis C, which on a trained as an electrical connection chip carrier 3 is arranged. This in turn is on a main surface of a printed circuit board designed as a connection carrier 5 arranged. The semiconductor chip 1 is, for example, a light-emitting diode chip (LED chip: LED: Light Emitting Diode) and can be constructed from a crystal comprising, inter alia, GaAs, GaP, GaN, AlN, InGaN, SiC, etc. It can have a pn junction, a double heterostructure or a quantum well structure as the active layer. The semiconductor chip may also have other shapes and dimensions than shown here.

1 zeigt der Einfachheit halber nur den rechts der Mittenachse liegenden Teil des Querschnitts. Mit Ausnahme der noch zu erläuternden Finger 32, Stege 36, dem Kontaktpad12 und dem Bonddraht 14 gilt im Übrigen im Wesentlichen Rotationssymmetrie. 1 shows for simplicity only the right of the center axis lying part of the cross section. Except for the fingers to be explained 32 , Footbridges 36 , the contact pad 12 and the bonding wire 14 Incidentally, essentially rotational symmetry applies.

Auf einer oberen Oberfläche des Halbleiterchips 1 ist n-seitiger elektrischer Kontakt oder Anschluss in Form eines Kontaktpads 12 ausgebildet. Seine Dicke beträgt beispielsweise 0,5 bis 5 µm und das verwendete Material ist hier Gold. Ein an das Kontaktpad 12 angeschmolzener Bonddraht 14 - ebenfalls z.B. aus Gold - verbindet den elektrischen Anschluss mit einem (nicht gezeigten) Bondpad, der mit einer auf dem Anschlussträger 5 gebildeten Leiterbahn verbunden ist. Der Bonddraht kann beispielsweise eine Dicke von weniger als 50 µm, z.B. 30-40 µm aufweisen.On an upper surface of the semiconductor chip 1 is n-side electrical contact or connection in the form of a contact pad 12 educated. Its thickness is for example 0.5 to 5 microns and the material used here is gold. On to the contact pad 12 fused bonding wire 14 - Also, for example, gold - connects the electrical connection with a (not shown) Bondpad, with one on the connection carrier 5 formed conductor track is connected. By way of example, the bonding wire may have a thickness of less than 50 μm, for example 30-40 μm.

Der Anschlussträger 5 ist hier als Leiterplatte ausgebildet. Diese ist beispielsweise aus einem schwer entflammbaren Grundmaterial (FR-4) umfassend Epoxidharz und ein darin eingebettetes Glasfasergewebe hergestellt, wobei Leiterbahnen (nicht gezeigt) zum Verbinden der elektrischen Kontakte bzw. Anschlüsse mit einem Anschluss für eine Stromversorgung etc. darin ausgebildet sind.The connection carrier 5 is designed here as a printed circuit board. This is for example made of a flame-retardant base material (FR- 4 ) comprising epoxy resin and embedded therein a glass fiber fabric, wherein conductor tracks (not shown) for connecting the electrical contacts or Terminals with a connection for a power supply, etc. are formed therein.

Ein p-seitiger elektrischer Anschluss für den Halbleiterchip 1 wird durch den Chipträger 3 gebildet, der auf dem Anschlussträger mit einer der (nicht gezeigten) Leiterbahnen verbunden ist. Der Chipträger 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus Kupfer gebildet, das mit 400 W/(m . K) (in der Praxis etwa 250 400 W/(m . K)) einen vergleichsweise großen Wärmeleitungskoeffizienten besitzt und somit die im Betrieb der LED des Halbleiterchips 1 erzeugte Wärme wirksam abführt. Wolfram oder eine Kupfer-Wolfram-Legierung sind ebenso möglich (178 W/(m · K) bzw. (160 W/(m . K)) sowie auch andere. Der Halbleiterchip weist eine im Wesentlichen plane, dem Chipträger 3 zugewandte erste Kontaktfläche 10 und der Chipträger 3 weist eine im Wesentlichen plane, dem Halbleiterchip 1 zugewandte zweite Kontaktfläche 30 auf. Da der Chipträger 3 einen größeren Durchmesser als der Halbleiterchip 1 besitzt, umfasst deren vom Anschlussträger 5 abgewandte Oberfläche neben der zweiten Kontaktfläche 30 im inneren Bereich noch eine Außenoberfläche 34, die sich um den auf dem Chipträger 3 angebrachten Halbleiterchip 1 herum erstreckt.A p-side electrical connection for the semiconductor chip 1 gets through the chip carrier 3 is formed, which is connected on the connection carrier with one of the (not shown) conductor tracks. The chip carrier 3 is formed in this embodiment of copper, which has a comparatively large heat conduction coefficient with 400 W / (m.K) (in practice about 250 400 W / (m.K)) and thus the operation of the LED of the semiconductor chip 1 effectively dissipates generated heat. Tungsten or a copper-tungsten alloy is also possible (178 W / (m.K) or (160 W / (m.K)) as well as others. The semiconductor chip has a substantially planar, the chip carrier 3 facing first contact surface 10 and the chip carrier 3 has a substantially planar, the semiconductor chip 1 facing second contact surface 30 on. As the chip carrier 3 a larger diameter than the semiconductor chip 1 has, includes those of the connection carrier 5 opposite surface next to the second contact surface 30 in the inner area an outer surface 34 that is about the on the chip carrier 3 attached semiconductor chip 1 extends around.

Die Kontaktfläche 30 des Chipträgers ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht als zusammenhängende Fläche sondern in Form einer Vielzahl isolierter Teilflächen ausgebildet. Genauer ausgedrückt ist in der vom Anschlussträger 5 abgewandten Oberfläche des Chipträgers innerhalb der Kontaktfläche 30 eine Kavität 38 gebildet, die lediglich jene Vielzahl isolierter Teilflächen übrig stehen lässt. Insbesondere ist die Kavität 38 mit Hilfe von Materialabtrag von der Oberfläche des Chipträgers 3 z.B. durch Laserschneiden oder anderweitige lithografische Strukturierung bis zu einer Tiefe im Materialblock des Chipträgers 3 ausgeformt, so dass dort eine Grundfläche gebildet wird, wobei einzelne Finger 32, die immer noch einstückig mit dem Grundblock des Chipträgers 3 ausgebildet sind, aufrecht und frei stehen. Die Spitzen der Finger 32 werden durch die verbliebenen Teilflächen der zweiten Kontaktfläche 30 gebildet und stehen für den mechanischen und elektrischen Kontakt mit dem Halbleiterchip 1 zur Verfügung.The contact surface 30 the chip carrier is not formed in this embodiment as a contiguous surface but in the form of a plurality of isolated sub-areas. More specifically, in the of the connection carrier 5 remote surface of the chip carrier within the contact surface 30 a cavity 38 formed, which leaves only those large number of isolated patches left. In particular, the cavity 38 with the help of material removal from the surface of the chip carrier 3 For example, by laser cutting or other lithographic structuring to a depth in the material block of the chip carrier 3 shaped, so that there is formed a base, with individual fingers 32 which is still integral with the base block of the chip carrier 3 are trained, stand upright and free. The tips of the fingers 32 be through the remaining faces of the second contact surface 30 formed and stand for the mechanical and electrical contact with the semiconductor chip 1 to disposal.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kavität 38 zusammenhängend ausgebildet, d.h., es liegt nur eine einzige Kavität 38 vor. Alternativen Ausführungsbeispielen zufolge können auch zwei oder mehrere voneinander getrennte Kavitäten ausgebildet sein. Diese können jeweils für sich auch wieder isolierte Teilflächen der Kontaktflächen bzw. fingerartige Strukturen stehen lassen. Die beiden einander zugewandten Kontaktflächen 10, 30 schließen im Wesentlichen die Kavität 38, d.h., die in der ersten Kontaktfläche 10 gebildete Kavität 38 wird durch die zweite Kontaktfläche 30 begrenzt beziehungsweise weitgehend verschlossen - wie unten allerdings ausgeführt wird, reicht die Kavität 38 in radialer Richtung (senkrecht zur Mittenachse C) über den Rand der ersten Kontaktfläche 10 hinaus, so dass eine Öffnung nach außen bleibt.In the present embodiment, the cavity 38 formed coherent, that is, there is only a single cavity 38 in front. According to alternative embodiments, two or more cavities separated from one another can also be formed. These can in each case also stand isolated partial surfaces of the contact surfaces or finger-like structures. The two facing contact surfaces 10 . 30 essentially close the cavity 38 ie, those in the first contact area 10 formed cavity 38 is through the second contact surface 30 limited or largely closed - as stated below, however, the cavity is sufficient 38 in the radial direction (perpendicular to the center axis C) over the edge of the first contact surface 10 out so that an opening remains outward.

Die Tiefe der Kavität 38 beziehungsweise die Länge der Finger 32 beträgt z.B. grob 30 % von der Dicke des Chips (die hier beispielweise 190 µm beträgt) und das Verhältnis von Länge (Höhe) zum Durchmesser (bzw. zur Seitenlänge bei quadratischen oder rechteckigen Querschnitten) beträgt innen (an oder nahe der Mittenachse) 1:1 und außen 2:1 (nahe dem Rand des Chips). Die Seitenlängen der Finger können aber durchaus auch im Millimeterbereich liegen.The depth of the cavity 38 or the length of the fingers 32 for example, is roughly 30% of the thickness of the chip (which here is for example 190 microns) and the ratio of length (height) to diameter (or side length in square or rectangular cross-sections) is inside (at or near the center axis) 1: 1 and outside 2: 1 (near the edge of the chip). The sides of the fingers can also be in the millimeter range.

Wie in 1 gezeigt ist, ist die erste Kontaktfläche 10 des Halbleiterchips 1 mit der zweiten Kontaktfläche 30 des Chipträgers 3 (beziehungsweise mit deren Teilflächen) durch einen Haftvermittler 2 fest verbunden, welcher vorliegend als Silberpartikel enthaltendes und dadurch elektrisch leitfähiges Epoxidharz ausgebildet ist. Andere Materialien für den Haftvermittler sind auch möglich. Der spezifische (elektrische) Widerstand des Haftvermittlers beträgt vorteilhafterweise zum Beispiel 100 Q.mm2/m oder weniger. Die Schichtdicke des dünnen Films des Haftvermittlers 2 beträgt beispielsweise 5 bis 15 µm. Der Wärmeleitungskoeffizient des Haftvermittlers beträgt vorzugsweise 1 W/(m . K), andere Werte sind aber auch möglich, beispielsweise liegen typische Werte bei 0,1 bis 0,35 W/(m . K) für reine Klebstoffe, 1,5 bis 3 W/(m . K) für isolierende gefüllte Klebstoffe, 3 bis 15 W/(m . K) für elektrisch leitfähige gefüllte Klebstoffe u.s.w. Die Werte sind stark materialabhängig.As in 1 is shown, is the first contact surface 10 of the semiconductor chip 1 with the second contact surface 30 of the chip carrier 3 (or with their faces) by a bonding agent 2 firmly connected, which is present in the form of silver particles and thereby formed electrically conductive epoxy resin. Other materials for the primer are also possible. The specific (electrical) resistance of the adhesion promoter is advantageously 100 Q.mm 2 / m or less, for example. The layer thickness of the thin film of the adhesion promoter 2 is for example 5 to 15 microns. The coefficient of thermal conductivity of the adhesion promoter is preferably 1 W / (m.K), but other values are also possible, for example typical values are 0.1 to 0.35 W / (m.K) for pure adhesives, 1.5 to 3 W / (m.K) for insulating filled adhesives, 3 to 15 W / (m.K) for electrically conductive filled adhesives, etc. The values are strongly material-dependent.

Der Haftvermittler 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel nur zwischen den (verbliebenen) Kontaktflächen aufgetragen. Mit anderen Worten, er benetzt nicht bzw. deckt nicht ab die vollständige erste Kontaktfläche 10 des Halbleiterchips 1. Vielmehr wird beim Herstellungsverfahren der Haftvermittler 2 nur auf die z.B. nach dem Laserschneiden stehen geblieben Finger 32 aufgetragen und dann der Halbleiterchip aufgeklebt. Dies spart Material und verringert darüber hinaus das Kontaktgebiet zwischen dem Haftvermittler und der Chip-Unterseitenoberfläche, und damit auch den Einfluss weiterer Oxidation (im Vergleich zum vollflächigen Auftrag auf die Chip-Unterseitenoberfläche bzw. die erste Kontaktfläche 10), obwohl Letzteres nicht ausgeschlossen sein soll.The bonding agent 2 is applied in this embodiment only between the (remaining) contact surfaces. In other words, it does not wet or cover the entire first contact area 10 of the semiconductor chip 1 , Rather, the adhesion promoter is used in the production process 2 only on the eg after the laser cutting stopped fingers 32 applied and then glued the semiconductor chip. This saves material and also reduces the contact area between the adhesion promoter and the chip underside surface, and thus also the influence of further oxidation (compared to the full-surface application on the chip bottom surface or the first contact surface 10 ), although the latter should not be excluded.

In die Kavität 38 ist ein Ferrofluid 4 eingefüllt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Menge des Ferrofluids 4 derart, dass die Kavität im Wesentlichen vollständig verfüllt ist, was bedeutet, dass sich keine Lufteinschlüsse mehr in der Kavität befinden, die anderweitig die erste Kontaktfläche 10 des Halbleiterchips 1 und/oder den Haftvermittler 2 kontaktieren könnten. Dadurch wird eine mögliche Oxidation des Haftvermittlers gehemmt.In the cavity 38 is a ferrofluid 4 filled. In this embodiment, the amount of ferrofluid is 4 such that the cavity is substantially completely filled, which means that there are no more air pockets in the cavity, which otherwise the first contact surface 10 of the semiconductor chip 1 and / or the bonding agent 2 to contact could. As a result, a possible oxidation of the adhesion promoter is inhibited.

Bei dem Ferrofluid des gezeigten Ausführungsbeispiels handelt es sich beispielsweise um ein ölbasiertes Ferrofluid mit Magnetitpartikeln (Fe2+(Fe3+)2O4) mit einem Nominal- oder mittlerem Durchmesser von 5 - 10 nm und einem geeigneten Tensid. Ferrofluide für einen breiten Anwendungsbereich, beispielsweise auch im Bereich von Mikroprozessoren oder der Mikroelektronik, sind unter anderem auch von der Ferrotec™ GmbH, Unterensingen, BW, Deutschland, erhältlich. Das Ferrofluid behält seine Viskosität über verschiedene Temperaturen und äußere Magnetfelder im Wesentlichen stabil so dass der Einsatz hier besonders vorteilhaft ist.The ferrofluid of the exemplary embodiment shown is, for example, an oil-based ferrofluid with magnetite particles (Fe 2+ (Fe 3+ ) 2 O 4 ) having a nominal or average diameter of 5 to 10 nm and a suitable surfactant. Ferrofluids for a wide range of applications, for example in the field of microprocessors or microelectronics, are also available from Ferrotec ™ GmbH, Unterensingen, BW, Germany. The ferrofluid maintains its viscosity over various temperatures and external magnetic fields substantially stable so that the use is particularly advantageous here.

Wie 1 gezeigt ist, erstreckt sich die Kavität 38 bis hin zu einem Durchmesser in radialer Richtung (senkrecht zur Mittenachse C), der größer ist als der Durchmesser des Halbleiterchips 1 und damit der ersten Kontaktfläche 10. Dadurch ist die Kavität 38 nach außen hin offen, das Ferrofluid könnte unter Krafteinwirkung (Gravitation, elektrisches oder magnetisches Feld, Innendruck durch Wärmeexpansion) abfließen. Diesem stünde allenfalls eine Kapillarkraft in der Kavität 38 und insbesondere in Bezug auf die Finger 32 entgegen.As 1 is shown, the cavity extends 38 up to a diameter in the radial direction (perpendicular to the center axis C), which is greater than the diameter of the semiconductor chip 1 and thus the first contact surface 10 , This is the cavity 38 open to the outside, the ferrofluid could flow under the action of force (gravity, electric or magnetic field, internal pressure by thermal expansion). This would at best be a capillary force in the cavity 38 and in particular with regard to the fingers 32 opposite.

Zu diesem Zweck ist auf der vom Halbleiterchip 1 abgewandten Hauptfläche des Anschlussträgers 5 ein Magnet 6, insbesondere ein Permanentmagnet angebracht. Dieser kann auch innerhalb des Anschlussträgers gebildet oder an anderer Position auf einer der Hauptflächen des Anschlussträgers vorgesehen sein. Der Magnet 6 baut ein Magnetfeld auf, dessen Flussdichte im Bereich der Kavität 38 in diese hinein und in Richtung auf die Mittenachse C hin zunimmt (in den Figuren nicht gezeigt). Durch den entsprechenden Gradienten richten sich die Partikel des Ferrofluids 4 aus und drücken das Ferrofluid 4 in die Kavität 38 bzw. halten das Ferrofluid 4 darin, so dass das Ferrofluid 4 gerade eben nicht aus der Kavität 38 ausfließt und verloren geht oder sogar nachteihaft den Halbleiterchip benetzt und bedeckt, infolgedessen die Emission der Strahlung erheblich beeinträchtigt würde.For this purpose is on the semiconductor chip 1 facing away from the main surface of the connection carrier 5 a magnet 6 , In particular, a permanent magnet attached. This can also be formed within the connection carrier or be provided at another position on one of the main surfaces of the connection carrier. The magnet 6 builds up a magnetic field whose flux density in the area of the cavity 38 into it and towards the center axis C increases (not shown in the figures). The particles of the ferrofluid are directed by the corresponding gradient 4 and press the ferrofluid 4 into the cavity 38 or hold the ferrofluid 4 in it, so that the ferrofluid 4 just not from the cavity 38 flows out and gets lost or even disadvantageously wets and covers the semiconductor chip, as a result of which the emission of the radiation would be significantly impaired.

In 1 ist ferner durch Pfeile in Bezug auf die Finger 32 eine laterale Kraft beziehungsweise deren Stärke angedeutet, die bei einer unterschiedlichen Expansion bzw. Kontraktion zwischen den Kontaktflächen 10, 30 auf die Finger 32 wirkt. Der lineare Wärmeausdehnungskoefffizient von Galliumnitrid (GaN) beträgt beispielsweise etwa 5,6·10-6 K-1 (ppm: parts per million), derjenige von Galliumphosphid 4,7·10-6 K-1, und derjenige von GaAs 5,9·10-6 K-1. Diese auf den Halbleiterchip 1 anwendbaren Materialwerte sind zu vergleichen mit dem hier für den Chipträger 3 vorgeschlagenen Kupfer: 16,6·10-6 K-1. Die entsprechenden Werte für Wolfram oder die Kupfer-Wolframlegierung sind zwar deutlich angepasster (4,5·10-6 K-1 bzw. 6,4·10-6 K-1), allerdings ist hier die Wärmeleitung noch nicht einmal halb so effektiv.In 1 is also indicated by arrows with respect to the fingers 32 a lateral force or its strength indicated that at a different expansion or contraction between the contact surfaces 10 . 30 on the fingers 32 acts. The linear thermal expansion coefficient of gallium nitride (GaN) is, for example, about 5.6 × 10 -6 K -1 (ppm: parts per million), that of gallium phosphide is 4.7 × 10 -6 K -1 , and that of GaAs is 5.9 · 10 -6 K -1 . This on the semiconductor chip 1 applicable material values are comparable to the one for the chip carrier here 3 proposed copper: 16.6 × 10 -6 K -1 . Although the corresponding values for tungsten or the copper-tungsten alloy are significantly adapted (4.5 × 10 -6 K -1 or 6.4 × 10 -6 K -1 ), the heat conduction is not even half as effective here ,

Durch den Aufbau der freistehenden Finger 32 und durch die Wahl eines entsprechend flexiblen, bruchfesten, nicht spröden aber resilienten Materials (hier: z.B. Kupfer) kann die von der unterschiedlichen Expansion unter Wärmeerzeugung im Chip während des Betriebs herrührende Spannung von den Fingern 32 in Form von Biegespannungen aufgenommen werden. Diese nehmen wie gezeigt von innen (an der Mittenachse) nach außen zu. Der äußerste Finger 33 wird um einen Winkel α gebogen, wobei der Winkel α in der Figur übertrieben dargestellt ist. Risse im Haftvermittler 2 werden dadurch vermieden und einer Delamination bzw. Ablösung des Haftvermittlers 2 von einer oder beiden Kontaktflächen 10, 30 wird vorgebeugt.By building the freestanding fingers 32 and by choosing a suitably flexible, unbreakable, non brittle but resilient material (here: eg copper), the voltage resulting from the different expansion under heat generation in the chip during operation can be detected by the fingers 32 be absorbed in the form of bending stresses. These take as shown from the inside (at the center axis) to the outside. The outermost finger 33 is bent by an angle α, wherein the angle α is exaggerated in the figure. Cracks in the bonding agent 2 are thereby avoided and a delamination or detachment of the bonding agent 2 from one or both contact surfaces 10 . 30 is prevented.

Der Haftvermittler 2 ist zwischen den beiden Kontaktflächen 10 und 30 des Halbleiterchips 1 und des Chipträgers 3 angeordnet. Um dem Halbleiterchip 1 seitlich Halt zu geben (und um seine Wirkung als Diffusionsbarriere zu entfalten), ist der Haftvermittler 2 zusätzlich auch an der Seitenwand 16 des Halbleiterchips 1 in Form eines hochgezogenen Abschnitts 21 angehaftet. Neben Scherspannungen treten hier bei Wärmeexpansion auch Zugspannungen auf.The bonding agent 2 is between the two contact surfaces 10 and 30 of the semiconductor chip 1 and the chip carrier 3 arranged. To the semiconductor chip 1 To give lateral support (and to unfold its effect as a diffusion barrier), is the bonding agent 2 in addition also on the side wall 16 of the semiconductor chip 1 in the form of a raised section 21 adhered. In addition to shear stresses, tensile stresses also occur here during thermal expansion.

Um dem Halbleiterchip 1 daher sichereren Halt zu geben ist daher eine zusätzliche stegartige Halterung 36 auf der Außenoberfläche 34 des Chipträgers 3 platziert, die mit ihrem Arm gegen die Seitenfläche 16 des Halbleiterchips 1 drückt und diesen somit zusätzlich stützt. Die Halterung 36 ist einer besonderen Ausführungsform zufolge selbst aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material gebildet und wird durch den Magneten 6 gehalten und/oder gegen die Seitenfläche 16 gedrückt. Auf der Außenoberfläche 34 kann rings um den Halbleiterchip 1 eine Vielzahl von Halterungen 36 platziert sein, drei oder mehr scheinen äußerst sinnvoll zu sein. Die Verbindung zur Außenoberfläche 34 des Chipträgers 3 kann fest, flexibel, lose, form- oder kraftschlüssig etc. sein. Die Verbindung zur Seitenfläche 16 basiert auf reinem Andruck.To the semiconductor chip 1 Therefore, to give a safer grip is therefore an additional web-like support 36 on the outside surface 34 of the chip carrier 3 placed with her arm against the side surface 16 of the semiconductor chip 1 presses and thus additionally supports it. The holder 36 According to a particular embodiment, it is itself formed from a magnetic or magnetizable material and is replaced by the magnet 6 held and / or against the side surface 16 pressed. On the outside surface 34 can be around the semiconductor chip 1 a variety of mounts 36 be placed, three or more seems to be extremely meaningful. The connection to the outer surface 34 of the chip carrier 3 can be solid, flexible, loose, positive or non-positive, etc. The connection to the side surface 16 based on pure proof.

2 zeigt eine Draufsicht auf den Chipträger 3, wobei in den markierten Segmenten unterschiedliche mögliche Querschnitte für die Finger 32 hervorgehoben sind. Die Finger 32a in dem in 2 oben dargestellten Segment sind in radialer Richtung von einem zentralen Finger 31 (durch den die Mittenachse C verläuft, siehe 1) ausgehend langgestreckt, um eine geringe Kontaktflächengröße bei großem Biegewiderstand zu ermöglichen. Umgekehrt sind die Finger 32b in dem in 2 unten dargestellten Segment in azimutaler Richtung gestreckt, um eine leichtere Biegung zu ermöglichen und weniger Widerstand entgegenzusetzen. Die Finger 32c besitzen dagegen ein rundes Querschnittsprofil. Ein quadratisches Querschnittsprofil ist auch umfasst. 2 shows a plan view of the chip carrier 3 , wherein in the marked segments different possible cross-sections for the fingers 32 are highlighted. The finger 32a in the 2 Segment shown above are in the radial direction of a central finger 31 (through which the center axis C passes, see 1 ) elongated to allow a small contact surface size with high bending resistance. Conversely, the fingers are 32b in the 2 below stretched segment in the azimuthal direction to allow for easier bending and oppose less resistance. The finger 32c on the other hand have a round cross-sectional profile. A square cross-sectional profile is also included.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Beispielsweise ist jeder der verschiedenen Halbleiterchips oder Chipträger oder Ferrofluide einschließlich der dafür angegeben Materialien für jedes der Bauelemente geeignet. Darüber hinaus sind insbesondere auch Modifikationen umfasst, die sich dem Fachmann ohne weiteres erschließen, oder soweit sie von dem durch die beigefügten Ansprüche angegebenen Schutz umfasst sind. Ferner zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 1 unterschiedliche Aspekte der Erfindung wie etwa die viele Finger bildende Kavität, das Ferrofluid, die stegartige Halterung und den Magneten. Diese Aspekte bringen in Kombination durchaus erhebliche Synergieeffekte hervor, bedingen einander aber nicht. So sind modifizierte Ausführungsbeispiele ausgehend von 1 denkbar, bei denen Merkmale des einen oder anderen Aspekts weggelassen sind, andere aber beibehalten sind.The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. For example, each of the various semiconductor chips or chip carriers or ferrofluids including the materials specified for each of the components is suitable. In addition, in particular, modifications are included, which will be readily apparent to those skilled in the art, or insofar as they are encompassed by the protection provided by the appended claims. Furthermore, the embodiment according to FIG 1 different aspects of the invention such as the many finger forming cavity, the ferrofluid, the web-like support and the magnet. These aspects combine to create considerable synergy effects, but do not require each other. Thus, modified embodiments are based on 1 conceivable in which features of one or the other aspect are omitted, but others are retained.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
HalbleiterchipSemiconductor chip
22
Haftvermittlerbonding agent
33
Chipträgerchip carrier
44
Ferrofluidferrofluid
55
Anschlussträgerconnection carrier
66
Magnet (Permanentmagnet)Magnet (permanent magnet)
1010
Erste KontaktflächeFirst contact area
1212
Kontaktpadcontact pad
1414
Bonddrahtbonding wire
1616
Seitenfläche (Chip)Side surface (chip)
2121
An Seitenfläche hochgezogener Abschnitt des HaftvermittlersSide section of the adhesion promoter
3030
Kontaktflächecontact area
3131
Zentraler FingerCentral finger
3232
Fingerfinger
32a-32c32a-32c
Finger mit diversen QuerschnittsprofilenFingers with various cross-sectional profiles
3333
Äußerster FingerExtreme finger
3434
Außenoberfläche (Chipträger)Outer surface (chip carrier)
3636
Halterungholder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7473933 B2 [0002]US 7473933 B2 [0002]
  • US 8601136 B2 [0003]US 8601136 B2 [0003]

Claims (11)

Optoelektronisches Bauelement, umfassend: einen Anschlussträger (5), einen auf dem Anschlussträger (5) angeordneten Chipträger (3), einen auf dem Chipträger (3) befestigten Halbleiterchip (1), der ausgelegt ist, bei Anlegen einer Spannung Strahlung zu emittieren, und der eine dem Chipträger (3) zugewandte erste Kontaktfläche (10) aufweist, wobei der Chipträger (3) eine dem Halbleiterchip (1) zugewandte zweite Kontaktfläche (30) aufweist, in welcher wenigstens eine Kavität (38) ausgebildet ist, die durch die erste Kontaktfläche (10) des Halbleiterchips (1) begrenzt ist.Optoelectronic component comprising: a connection carrier (5), a chip carrier (3) arranged on the connection carrier (5), a semiconductor chip (1) mounted on the chip carrier (3) and designed to emit radiation when a voltage is applied, and having a first contact surface (10) facing the chip carrier (3), wherein the chip carrier (3) has a second contact surface (30) facing the semiconductor chip (1), in which at least one cavity (38) is formed which is delimited by the first contact surface (10) of the semiconductor chip (1). Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei die erste (10) und die zweite Kontaktfläche (30) über einen Haftvermittler (2) miteinander verbunden sind, und die Kavität (38) zumindest teilweise mit einem eine Oxidation des Haftvermittlers hemmenden Fluid verfüllt ist.Optoelectronic component according to Claim 1 , wherein the first (10) and the second contact surface (30) via an adhesion promoter (2) are interconnected, and the cavity (38) is at least partially filled with an oxidation of the adhesion promoter inhibiting fluid. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 2, wobei das eine Oxidation der ersten Kontaktfläche (10) hemmende Fluid ein Ferrofluid (4) ist.Optoelectronic component according to Claim 2 wherein the fluid inhibiting oxidation of the first contact surface (10) is a ferrofluid (4). Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 3, wobei das Ferrofluid (4) eine Suspension von magnetischen Partikeln ist, vorzugsweise ferromagnetischen oder ferrimagnetischen Partikeln, die in einer Trägerflüssigkeit kolloidal suspendiert sind und einen mittleren Durchmesser von 20 nm oder weniger, vorzugsweise 10 nm oder weniger besitzen, wobei die Trägerflüssigkeit vorzugsweise ein Öl, ein Harz, ein Wachs oder ein Paraffin ist.Optoelectronic component according to Claim 3 wherein the ferrofluid (4) is a suspension of magnetic particles, preferably ferromagnetic or ferrimagnetic particles, colloidally suspended in a carrier liquid and having an average diameter of 20 nm or less, preferably 10 nm or less, the carrier liquid preferably being an oil , a resin, wax or paraffin. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 4, ferner umfassend einen Magneten (6), vorzugsweise einen Permanentmagneten, der auf oder in dem Anschlussträger (5) angeordnet ist und auf die magnetischen Partikel in dem Ferrofluid (4) einwirkt, um das Ferrofluid (4) in der Kavität (38) zu halten.Optoelectronic component according to Claim 4 further comprising a magnet (6), preferably a permanent magnet, disposed on or in the terminal support (5) and acting on the magnetic particles in the ferrofluid (4) to supply the ferrofluid (4) in the cavity (38) hold. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: der Chipträger (3) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 14 W/m·K, vorzugsweise mehr als 150 W/m K gebildet ist, weiter vorzugsweise mehr als 300 W/m K gebildet ist.Optoelectronic component according to one of Claims 1 to 5 in which: the chip carrier (3) is formed from a material with a thermal conductivity of more than 14 W / m · K, preferably more than 150 W / m K, more preferably more than 300 W / m K is formed. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 6, wobei das Material des Chipträgers (3) elektrisch leitfähig ist und vorzugsweise Kupfer, eine Kupfer-Wolfram-Legierung, Silizium-Karbid, Diamant, Graphit, Gold, oder Silber umfasst, oder das Material des Chipträgers (3) elektrisch isolierend ist und vorzugsweise Aluminiumoxid oder Berylliumoxid umfasst.Optoelectronic component according to Claim 6 wherein the material of the chip carrier (3) is electrically conductive and preferably comprises copper, a copper-tungsten alloy, silicon carbide, diamond, graphite, gold, or silver, or the material of the chip carrier (3) is electrically insulating, and preferably Alumina or beryllium oxide. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kavität (38) eine solche Ausdehnung in der zweiten Kontaktfläche (30) des Chipträgers einnimmt, dass die zweite Kontaktfläche (30) nur noch 60 % oder weniger, vorzugsweise 50 % oder weniger, weiter vorzugsweise 40 % oder weniger von der ersten Kontaktfläche (10) des Halbleiterchips (1) direkt oder mittelbar über einen Haftvermittler (2) kontaktiert.Optoelectronic component according to one of Claims 1 to 7 wherein the cavity (38) occupies such an extent in the second contact surface (30) of the chip carrier that the second contact surface (30) is only 60% or less, preferably 50% or less, more preferably 40% or less of the first Contact surface (10) of the semiconductor chip (1) contacted directly or indirectly via a bonding agent (2). Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kavität (38) als Vertiefung mit einer geschlossenen Grundfläche in dem Chipträger (3) ausgebildet ist, wobei sich von der Grundfläche ein Muster von Fingern (32) erstreckt, deren Spitzen jeweils eine Teilfläche der zweiten Kontaktfläche (30) bilden, die die erste Kontaktfläche (10) des Halbleiterchips (1) direkt oder mittelbar über einen Haftvermittler (2) kontaktiert.Optoelectronic component according to one of Claims 1 to 8th wherein the cavity (38) is formed as a recess with a closed base in the chip carrier (3), extending from the base a pattern of fingers (32) whose tips each form a partial surface of the second contact surface (30) the first contact surface (10) of the semiconductor chip (1) contacted directly or indirectly via a bonding agent (2). Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 9, wobei die Finger (32) jeweils mit einer Länge gemessen in einer Richtung senkrecht zur ersten (10) und zweiten Kontaktfläche (30) und mit einem Durchmesser gemessen in einer Richtung parallel zur ersten (10) und zweiten Kontaktfläche (30) ausgebildet sind, wobei das Verhältnis der Länge zum Durchmesser abhängig von der Beschaffenheit eines Materials, aus dem Chipträger (3) aufgebaut ist, ausgelegt ist, so dass die Finger (32) einer lateral in Richtung parallel zur ersten (10) und zweiten Kontaktfläche (30) auf die Spitzen wirkenden Kraft aufgrund einer thermischen Expansion des von ihnen kontaktierten Halbleiterchips (1) nachgeben und sich verbiegen.Optoelectronic component according to Claim 9 wherein the fingers (32) are each formed with a length measured in a direction perpendicular to the first (10) and second contact surfaces (30) and measured in a direction parallel to the first (10) and second contact surfaces (30) wherein the ratio of the length to the diameter is dependent on the nature of a material constituted by the chip carrier (3), such that the fingers (32) laterally extend in a direction parallel to the first (10) and second contact surfaces (30) the tip-acting force yield and bend due to thermal expansion of the semiconductor chip (1) contacted by them. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend eine auf einer Außenfläche (34) des Chipträgers angeordnete Halterung (36), die seitlich gegen eine Seitenfläche (16) des Halbleiterchips (1) drückt und diesen hält, wobei die Halterung vorzugsweise aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material gebildet ist und durch ein von einem Magneten (6) erzeugten Magnetfeld gegen die Seitenfläche (16) gedrückt und/oder an Ort und Stelle gehalten wird.Optoelectronic component according to one of Claims 1 to 10 , further comprising a holder (36) arranged on an outer surface (34) of the chip carrier, which presses against and holds laterally against a side surface (16) of the semiconductor chip (1), wherein the holder is preferably formed from a magnetic or magnetizable material and through a magnetic field generated by a magnet (6) is pressed against the side surface (16) and / or held in place.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5107091A (en) * 1990-09-14 1992-04-21 Applied Solar Energy Corporation Laser diode array mounting module
US7473933B2 (en) 2004-10-29 2009-01-06 Ledengin, Inc. (Cayman) High power LED package with universal bonding pads and interconnect arrangement
WO2010090766A1 (en) * 2009-02-09 2010-08-12 Jan Vetrovec Heat transfer device
GB2470991A (en) * 2009-05-29 2010-12-15 Gen Electric Fluid cooled heatsink, consisting of an electrical conductor and a ceramic substrate, having near identical coefficients of thermal expansion.
US8601136B1 (en) 2012-05-09 2013-12-03 Twilio, Inc. System and method for managing latency in a distributed telephony network

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5107091A (en) * 1990-09-14 1992-04-21 Applied Solar Energy Corporation Laser diode array mounting module
US7473933B2 (en) 2004-10-29 2009-01-06 Ledengin, Inc. (Cayman) High power LED package with universal bonding pads and interconnect arrangement
WO2010090766A1 (en) * 2009-02-09 2010-08-12 Jan Vetrovec Heat transfer device
GB2470991A (en) * 2009-05-29 2010-12-15 Gen Electric Fluid cooled heatsink, consisting of an electrical conductor and a ceramic substrate, having near identical coefficients of thermal expansion.
US8601136B1 (en) 2012-05-09 2013-12-03 Twilio, Inc. System and method for managing latency in a distributed telephony network

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