JP2015534715A - デバイス構造体 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも一つのキャビティ（５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）を備えた金属構造体（３，１７）を有する基板（２）を備えたデバイス構造体（１）に関する。このデバイス構造体（１）は、少なくとも部分的に前記キャビティ（５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）内に配設された少なくとも一つの電子デバイス（６，６ａ，６ｂ，６ｃ）を有する。【選択図】 図６

Description

本発明は、基板と少なくとも一つの電子デバイスを備えるデバイス構造体に関する。本発明によるデバイス構造体は、例えば発光ダイオードチップを備える。

ＬＥＤチップと保護デバイスとが平坦な基板上に配設された発光ダイオードが知られている。

本発明の課題は、改善された特性を有するデバイス構造体を提供することである。

この課題は独立請求項に記載の発明によって解決される。本発明の有利な実施形態および派生実施例は、従属請求項、以下の説明および図から明らかになる。

本発明は、基板を有するデバイス構造体に関する。この基板は好ましくは基体、特に絶縁基体を備えている。好ましくはこの基板の外面には、キャビティが存在しない。

この基体は、例えばセラミック材料または有機材料を含んでよい。例えば基体は、酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，シリコン、ＬＴＣＣ（"low temperature cofired ceramics"）タイプのセラミックのうち少なくとも一つを含むか、またはこれらの材料のうちの一つから成っている。基板は、英語で"printed circuit board"と称されるプリント回路基板として形成されていてよい。特に基板は、電子デバイスの接続のための接続面を少なくとも一つ備えてよい。この接続面は、基板の外面のメタライジング部として形成されていてよい。

例えば接続面は、はんだ付け可能である。代替または追加として、この接続面は接着可能であってよい。

基板は、金属構造体を備える。この金属構造体は、好ましくは基板の外面に配設されている。この金属構造体は、少なくとも一つのキャビティを備える。この金属構造体には折れや曲がりがない。

この金属構造体は、例えば電気めっきによって基板上に取り付けられていてよい。具体的には金属材料が電気めっきによって基板上に堆積されていてよい。例えば金属材料は銅を含んでいるか銅から成っている。この金属構造体は、好ましくは層状に形成されている。

上記のキャビティは、例えばこの金属構造体の凹部によって形成されている。この凹部は基板まで、例えば基板の基体または接続面まで達していてよい。具体的には、このキャビティは、金属構造体を完全に貫く中空部によって形成されていてよい。

好ましくは、少なくとも一つの電子デバイスが、少なくとも部分的にキャビティに配設されている。

前記少なくとも一つの電子デバイスは、好ましくはディスクリートな電子デバイスである。この電子デバイスは、例えばバリスタとして形成されている。このバリスタは、具体的にはマルチレイヤーバリスタ（ＭＬＶ)とも呼ばれる多層バリスタとして実装されていてよい。例えばバリスタは、ＥＳＤ保護素子として形成されている。代替として、この電子デバイスは、ＴＶＳダイオード、ＮＴＣサーミスタ素子、ＰＴＣサーミスタ素子として、または発光ダイオードとして実装されていてよい。この電子デバイスは、チップ、特に発光ダイオードチップとして実装されていてよい。

この電子デバイスは、好ましくはキャビティ内に完全に沈み込んでいる。

デバイスがキャビティ内に「完全に沈み込んで」配設されているということは、具体的には、キャビティがキャビティ内に配設される部品の高さ以上の深さを有し、これによって部品のどの領域もキャビティから突き出ないことを意味する。

上記のデバイスが完全に沈み込んでいる場合、デバイス構造体のとりわけコンパクトな構成が可能である。例えば金属構造体上に別の部品、具体的には別の電子デバイスまたは別の基板が取付けられていてよい。電子デバイスがキャビティ内で完全に沈み込んでいることにより、この別の部品を、この電子デバイスの上方で金属構造体上に配設することができる。

こうしてこの金属構造体は、特に「スタンドオフ」とも呼ばれるスペーサとしても用いられてよい。特に、基板上に取り付けられる別な素子を、この金属構造体によって基板の外面から予め決められた間隔だけ離して配設することができる。この間隔は、好ましくは一つの電子デバイスを基板とこの別の部品との間に配設できるような距離である。

好ましくはこの金属構造体は、互いに分離した少なくとも二つの部分領域（Teilbereich）を有している。

部分領域は例えば互いに間隔を置いて配設されている。特に、キャビティはこれら部分領域の間に形成されていてよい。例えばこれらの部分領域は間隙によって互いに分離されている。一実施形態において、各部分領域は、例えば丸くなった角を有する矩形状の外形を備えてよい。

好ましくはこれらの部分領域は平坦な表面を有する。

特に、これら部分領域の表面は基板の外面に対して平行に延在してよい。更に、これら部分領域の表面には凹部が無くともよい。これら部分領域の表面が平坦である場合、一つの別の部品、具体的には一つの別の電子デバイスまたは一つの基板を、これら部分領域上に特に良好に配設することができる。

一実施形態において、上記の金属構造体は、同じ高さをもつ少なくとも二つの部分領域を備えている。この場合、一つの別の部品を、これら二つの部分領域上に水平に配設することができ、こうしてこの別の部品は、特にこの別の部品に向いた基板の外面に対して傾斜していない。

例えば基板が、一つの別の基板、または一つの別の部品上に取り付けらてもよい。この金属構造体は、基板と別の基板または別の部品との接続に用いられてよい。

金属構造体は、同じ高さをもつ三つ以上の部分領域を備えてよい。例えばこの金属構造体は、同じ高さをもつ三つの部分領域を備える。更に、この金属構造体は、同じ高さをもつ上記の部分領域（複数）の隣に、別の高さを有する一つ以上の部分領域を備えてよい。こうしてこの金属構造体は、階段形状の表面を備えてよい。例えばこの金属構造体は、同じ高さをもつ二つの部分領域と、より低い高さをもつ第三の部分領域とを備える。例えばこの第三の部分領域上に、一つの別のデバイスが取り付けられていてよい。その場合、この第三の部分領域はこの別のデバイスを含めて、第一および第二の部分領域それぞれよりも低い高さを備えてよい。

一実施形態においては、この金属構造体は少なくとも一つの電気的接続部と接続されている。

例えばこの金属構造体は、基板の一つ以上の接続面と接続されている。特に、一つの接続面は導電路として形成されていてよい。代替として、または追加的に、この金属構造体は、一つ以上のビア（Vias)と接続されていてよい。ビア（Via）とは「垂直方向相互接続手段」（"vertical interconnect access"）のことであり、貫通接続部（Durchkontaktierung）を意味する。例えば基板はビアを一つ備え、上記の金属構造体は、このビアの上に配設されている。このビアは、例えば直接この金属構造体と接続されていてよく、あるいは一つの接続面を介してこの金属構造体と接続されていてよい。

例えば上記の金属構造体部を一つの電気的接続部と接続する場合、この金属構造体は、一つの別の部品、具体的には一つの別電子デバイスまたは一つの基板、例えばプリント回路基板との電気的接続のために用いられてよい。例えばこの金属構造体は、一つの別の部品を基板に機械的に接続するため、および電気的に接続するために用いられる。更にこの金属構造体は、スペーサおよび／または熱放散用としても機能し得る。

例えば上記の金属構造体は少なくとも二つの電気的接続部と接続されている。具体的には、この金属構造体は、第一電気的接続部と接続された第一部分領域と、第二電気的接続部と接続された第二部分領域とを備えてよい。こうしてこの金属構造体は、陰極として形成された少なくとも一つの部分領域と、陽極として形成された少なくとも一つの部分領域とを備えることが可能である。これらの部分領域は、一つの別の部品の電気的接続に用いられてよい。

一つの代替の実施形態においては、この金属構造体は、電気的接続部と接続されていない。

この場合、この金属構造体は、例えば一つの別の部品のためのスペーサおよび/または熱放散用に用いられてよい。

一実施形態においては、基板は少なくとも一つのビアを備える。このビアは熱的ビアとして実装されていてよい。熱的ビアは熱の放散を改善することができる。例えばこの熱的ビアを介して、電子デバイス、例えば発光ダイオードチップの熱を放散することができる。好ましくはこの熱的ビアは熱伝導率の良い材料を含んでいる。例えば上記の少なくとも一つのビアは、銅，銀，または銀−パラジウムを含んでいるか、またはこれらから成っている。ビアは一つの材料で完全に、または部分的に充填されていてよい。例えばビアは管状に実装されていてよい。例えばビアは基板を貫通して上面から下面まで通じていてよい。

このビアを通じて熱を金属構造体に排出することができる。発光ダイオードチップは、例えば基板の上面に配設され、ビアと熱的に接続されている。金属構造体は、例えば基板の下面に配設され、同じくビアと熱的に接続されている。これにより熱をビアを経由して金属構造体に排出することができる。代替として、または追加的に、ビアはこの金属構造体の電気的接続のために形成されていてよい。

本発明によるデバイス構造体は、複数のビアを有してよく、これら複数のビアは、熱的および／または電気的に金属構造体の部分領域と接続されていてよい。例えば一つ以上のビアが熱的にのみ第一部分領域と接続されていてよい。更なる複数のビアが電気的に第二部分領域と接続されていてよい。

一実施形態においては、この金属構造体は複数のキャビティを備える。これらのキャビティのうちの一つ以上に電子デバイスが配設されていてよい。たとえばキャビティの各々に一つの電子デバイスが配設されている。好ましくは、これらの電子デバイスはこの金属構造体において完全に沈み込んでいる。

一実施形態においては、一つのキャビティに複数の電子デバイスが配設されていてよい。好ましくはこれらの電子デバイスは、このキャビティ内に完全に沈み込んでいる。

一実施形態においては、このキャビティは少なくとも部分的に、一つの別の部品で覆われている。

この別の部品は、例えば基板および／または電子デバイスとして形成されていてよい。この別の部品は、上述のように金属構造体上に、具体的にはこの金属構造体の複数の部分領域上に配設されていてよい。この別の部品は、キャビティを完全に覆ってよい。このように電子デバイスが、デバイス構造体において基板とこの別の部品との間に置かれていてよい。

上記の金属構造体は、この別の部品を電気的に接続するために形成されていてよい。追加的に、または代替として、この金属構造体は、この別も部品を基板に固定するために形成されていてよい。具体的にはこの別の部品は、金属構造体にはんだ付けされていてよい。

以下では、実施形態例の概略的かつ寸法の正確でない図を用いて、上記に説明したものを詳細に説明する。
デバイス構造体の概略断面図である。 図１のデバイス構造体の斜視図である。 デバイス構造体の製造の方法ステップを示す概略断面図である。 デバイス構造体の製造の方法ステップを示す概略断面図である。 デバイス構造体の製造の方法ステップを示す概略断面図である。 デバイス構造体の製造の方法ステップを示す概略断面図である。 デバイス構造体の製造の方法ステップを示す概略断面図である。 デバイス構造体の製造の方法ステップを示す概略断面図である。 デバイス構造体の製造の方法ステップを示す概略断面図である。 別のデバイス構造体を概略断面図で示す。 別のデバイス構造体を概略断面図で示す。 別のデバイス構造体を概略断面図で示す。 別のデバイス構造体を概略断面図で示す。 デバイス構造体の種々の可能な構成を概略断面図で示す。 デバイス構造体の種々の可能な構成を概略断面図で示す。 デバイス構造体の種々の可能な構成を概略断面図で示す。

特に、以下の図においては、異なる実施形態で同等な機能的ないし構造的部分を、同じ参照符号で示す。

図１はデバイス構造体１の概略断面図を示す。このデバイス構造体１は基板２を備える。好ましくはこの基板２、特にこの基板の基体２０は電気的絶縁材料を備える。例えば基板２はセラミック材料または有機材料を備える。

この基板２は、第一外面４に金属構造体３、特に層状の金属構造体３を備える。この金属構造体３は、例えば電解析出（galvanische Abscheidung）によって形成されている。

基板２に向いていない、この金属構造体の外面１９は、この基板の第一外面４と平行に延在している。例えばこの第一外面４は、基板２の下面である。この金属構造体３は、特に、平坦な表面１９を備え、基板を水平に設置すること、あるいは別の部品をこの表面１９上に水平に配設することを可能にする。

例えばこの構造体３は銅を含む。更にこの金属構造体３は、はんだ付け性を改善するために、表面に薄い層、例えば金の層が設けられていてよい。この構造体は、例えば８０μｍ〜９０μｍ程度の高さを有してよい。ここでこの高さは好ましくは、電子デバイスが完全に金属構造体内に置かれ得るように選択されている。例えば高さは１２０μｍ程度であってもよい。この構造体３は、完全に金属で形成されていてよい。

構造体３は、複数の互いに分離された部分領域３ａ，３ｂを備える。これらの部分領域３ａ，３ｂはそれぞれ層状に形成されており、この構造体の高さに相当する高さｈ₁を有している。例えばこれらの部分領域３ａ，３ｂは、接続パッドとして形成されている。

部分領域３ａ，３ｂの間には、電子デバイス６が配設されたキャビティ５がある。この電子デバイス６は、完全にキャビティ５に沈み込んでおり、こうしてこのデバイス６の基板２に向いていない表面は、この金属構造体３から突き出ていない。このデバイス６の高さｈ₂は、具体的にはキャビティ５の深さｔより小さい。

電子デバイス６は、ディスクリートなデバイスである。例えばこの電子デバイス６は、バリスタとして形成されている。このバリスタは、具体的にはマルチレイヤーバリスタ（ＭＬＶ)とも呼ばれる多層バリスタとして実装されていてよい。例えばバリスタは、ＥＳＤ保護素子として形成されている。代替としてこの電子デバイス６は、ＴＶＳダイオードとして、ＮＴＣサーミスタデバイスとして、ＰＴＣサーミスタデバイスとして、または発光ダイオードとして実装されていてもよい。この電子デバイス６は、チップ、とりわけ発光ダイオードチップとして実装されていてもよい。

この電子デバイス６は、好ましくは極薄に形成されている。具体的には、この電子デバイス６は、１００μｍ未満の高さ、例えば８０μｍの高さを有してよい。これに対応して上記のキャビティは、１５０μｍ未満、例えば１２０μｍの深さtを有してよい。このキャビティ５の深さtが上記の金属構造体３の高さに相当してよい。

図２は図１に示すデバイス構造体の斜視図である。基板２には、接続面（複数）８（図１には不図示）が設けられており、これらの接続面上に基板２の金属構造体３の部分領域３ａ，３ｂが取り付けられている。これらの接続面８は、好ましくは薄い金属層であり、特に、はんだ付け性を改善するためにに薄い金の層を有する銅を備えてよい。例えばこれらの接続面８は、２０μｍ程度の厚さを有している。電子デバイス６も同様にこれらの接続面８上に取り付けられている。好ましくはこのデバイス６は、これらの接続面８にはんだ付けされている。

基板２には、ビア（複数）７、すなわち貫通接続部（複数）が配設されている。これらのビア７は、接続面８の電気的接続に用いられる。追加的に、これらのビア７は熱的ビアとしても実装されて、熱の放散用に用いられてよい。部分領域３ａ，３ｂは、それぞれ一つのビア７と電気的に接続されている。これにより部分領域３ａ，３ｂを別の部品の接続のために用いることができる。

ビア７は、例えば銅を含んでいる。代替としてビア８は、高い熱伝導率を有する他の材料、例えば銀や銀−パラジウムのような材料を含んでもよい。

金属構造体部３は、第三部分領域３ｃ（図１には不図示）を備えている。例えばこの部分領域３ｃは、同様に電気的接続および／または熱放散用に用いるために、電気的ビアおよび／または熱的ビアと接続されていてよい。好ましくはこの部分領域３ａは、電気的に接続されておらず、特にこれに接する熱的ビアと電気的に絶縁されている。例えばこの部分領域３ａは熱伝導パッドとして形成されている。

例えば基板２の第一外面４の反対側にある第二外面９に、熱を発生するデバイスが配設されている。これは具体的には発光ダイオードチップ４であってよい。基板２を貫通するビアは、この熱を基板２を貫通して第三部分領域３ｃに排出することができる。例えばこの第二外面９は、デバイス構造体１の上面である。

第三部分領域３ｃは、第一、第二部分領域３ａ，３ｂと同じ高さを有している。これにより別の部品をこれら三つの部分領域３ａ，３ｂ，３ｃ上に水平に配設することができる。

図３Ａ〜３Ｇは、デバイス構造体の製造の方法ステップを示す概略断面図である。

図３Ｇに示されている最終的なデバイス構造体は、デバイス構造体の別の例であり、種々の構成部分の個別の構造が図１および２に示されたデバイス構造体とは異なっているが、本方法は図１および２に示されたデバイス構造体および以下に示すデバイス構造体にも同様に適用できる。

図３Ａに示すように基板２が準備される。基板２は好ましくは絶縁材料から成り、具体的にはこの基板２は、図１および２で説明したように形成されていてよい。

図３Ｂのように次の方法ステップにて、ビアを形成するために貫通孔１０が、たとえばスタンピングされて（eingestanzt）基板２に設けられる。これは例えば機械的に行うことができ、具体的には針またはレーザを用いて行われる。

図３Ｃのように貫通孔１０が金属材料で充填されて、ビア７が形成される。更に、基板１の第一、第二外面４，９上に接続面８が設けられて、ビア７と接続される。特に接続面８は、シルクスクリーン印刷法で塗布されてよい。接続面８は、例えば銅または銀を含む。この接続面は、例えば約２０μｍの高さを有している。

図３Ｄに示すように、接続面８と基板２の外面４，９の一部に電気的絶縁部１１が取り付けられる。この絶縁部１１は、層状に構成されている。絶縁部１１は、第一ステップで、接続面８および基板２の外面４，９が完全に絶縁部１１で覆われるように取り付けられてよい。次いで絶縁部１１を、接続面８および／または基板２の外面４，９の部分領域が露出するようにパターニングされてよい。これらの接続面８の露出した領域は、例えば電子デバイスの接続に用いられる。

例えば第二外面９に配設された接続面８上に第一絶縁部１１ａが設けられる。第一絶縁部１１ａは、例えばガラス成分を含み、ガラスペーストとして印刷されてよい。代替としてこの第一絶縁部１１ａは、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含み、例えばプラズマ化学気相堆積法または反応性スパッタリングによって取り付けられてよい。次いで第一絶縁部１１ａのパターニングがエッチングマスクを用いて行われてよい。

第一外面４に配設された接続面上には、第二絶縁部１１ｂが取り付けられる。第二絶縁部１１ｂは、高い熱伝導率を有する材料を含む。例えば第二絶縁部１１ｂは、窒化アルミニウムを含む。この第二絶縁部１１ｂは、堆積されてよい。

図３Ｅによれば、今第一外面４上に金属パターニング部３が設けられ、特に電気メッキによって堆積される。このために例えば、セミアディティブコーティングの方法が用いられてよく、この際パターニングされたレジスト、例えばフォトレジストがシード層（Keimschicht、英語で"seed layer"）上に取り付けられる。代替として銅層が取り付けられてよく、パターニングされたエッチングレジストを設け、次いでエッチング除去（subtraktiv geazt）が行われてよい。

金属構造体３は、第一および第二部分領域３ａ，３ｂを備える。第一部分領域３ａは、第二絶縁部１１ｂ上に配設され、従ってビア８への電気的接続は生成されない。第二絶縁部１１ｂの高い熱伝導率のおかげで、第一部分領域３ａの上方に配設されたビア７から第一部分領域３ａへ熱を排出することができる。

更に第一外面４上に露出した接続面８上に、金属構造体３の第二部分領域３ｂが取り付けられる。第二部分領域３ｂは、その上方に配設されたビア７と電気的に接続されている。第二部分領域３ｂは、この第二部分領域３ｂ上に配設され得る別の部品の電気的接続に用いられる。

第二部分領域３ｂは、第二部分領域が電気的に接触している接続面８を部分的にのみ覆っているため、接続面８の一つの領域が露出している。接続面８のこの領域は、デバイスの接続に利用されてよい。

代替の実施形態においては、例えば複数の、またはすべての部分領域３ａ，３ｂが電気的に接続されていてよい。代替として、部分領域３ａ，３ｂのいずれも電気的に接続されていなくともよい。

これらの部分領域３ａ，３ｂは互に離間しており、従って部分領域３ａ，３ｂ間にキャビティ５が形成されている。

図３Ｆに示すように、接続面８の露出した領域および金属構造体８の部分領域３ａ，３ｂに薄い金属層１２が設けられる。この層１２は、例えば薄い金の層であり、はんだ付け性の改善に用いられる。代替として層１２は、ニッケル-パラジウム-金またはＮｉ-金を含んでよい。この薄層１２は、金属構造体の部分領域３ａ，３ｂの構成部分と見なしてよい。

図３Ｇに示すように、次に電子デバイス６、特にディスクリートな電子デバイス６がキャビティ５内に配設される。この電子デバイス６は、第二部分領域３ｂのすぐ隣に配設されている。この電子デバイス６は、第二部分領域３ｂと接続された接続面８の、第二部分領域３ｂによって覆われていない部分上に配設されている。この電子デバイス６は、接続面８およびこの接続面８の上に配設されたビア７と電気的に接続している。

例えば素子６は接続面８、特に接続面８の薄層１２上にはんだ付けされている。代替としてデバイス６は接着されていてよく、特に導電性接着剤で接着されていてよい。このために例えば銀を含む導電性接着剤が用いられる。代替としてデバイス６は、接続面８に接合（bonden）されていてもよい。例えば素子６がサーモソニックボンディング（英語で"thermosonic bonding")、熱圧着（英語で"thermocompression bonding"）またはフリップチップの金-金間超音波接合（英語で"ultrasonic flip chip gold-to-gold interconnect")を用いて接続面８と結合されていてよい。

電子デバイス６は、ここでは完全にキャビティ内５に沈み込んで戴置されており、薄層１２を備えた金属構造体３から突き出ていない。

基板の第二外面９上には、一つ以上の別のデバイスが取付けられてよい。例えば一つの別のデバイス、例えば発光ダイオードチップのようなデバイスが、薄層１２を備えた接続面８上に配設され、電気的に接続されてよい。第一部分領域３ａは、この別のデバイスで生じた熱の除去用に用いられる。

更なる図４〜１０は、デバイス構造体の実施形態例と可能な構成を示すが、これらは図１，２，および３Ｇに示された実施例の改変や変形であり、従って特に上記実施例との相違点に関して説明する。

図４に示すデバイス構造体では、基板２上に三つの部分領域３ａ，３ｂ，３ｃを含む金属構造体３が配設されている。この金属構造体３は、電気的に接続されていても、または電気的に接続されていなくともよい。

第一、第二部分領域３ａ，３ｂ間にキャビティ５ａが形成されている。このキャビティ５ａに金属構造体３の第三部分領域３ｃが配設されている。この第三部分領域３ｃは、第一、第二部分領域３ａ，３ｂよりも低い高さを有している。第一部分領域３ａと第三部分領域３ｃとの間、および第二部分領域３ｂと第三部分領域３ｃとの間にキャビティ５ｂ，５ｃが形成されている。キャビティ５ｂ，５ｃはキャビティ５ａの部分領域とも見なしてよい。

キャビティ５ｂ，５ｃ内には、それぞれ一つの電子デバイス６ａ，６ｂが配設されている。キャビティ５ａ，５ｂ，５ｃは、保護材料１３，具体的には絶縁材料で充填されている。この保護材料１３は、保護コーティングとして形成されていてよい。代替として、または追加的に、これらのキャビティ５ａ，５ｂ，５ｃは、光変換のための材料で充填されていてよい。例えば保護材料１３は、光変換に用いられてよい。特にＬＥＤによって生成される青色光が、白色光に変換されてよい。このために例えば蛍光材料が用いられる。

三つの部分領域３ａ，３ｂ，３ｃのいずれも例えば電子デバイスの接続や熱除去用に用いられてよい。

図５に示されたデバイス構造体１では、金属構造体３は、４つの相互に分離した部分領域３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを含む。第一、第二部分領域３ａ，３ｂ間には、第一キャビティ５ａがあり、そこに第一電子デバイス６ａが配設されている。同様に第三、第四部分領域３ｃ，３ｄ間には、第二キャビティ５ｂがあり、そこに第二電子デバイス６ｂが配設されている。第一、第二電子デバイス６ａ，６ｂは、接続面８上に配設され、この接続面８を介して電気的に接続されている。金属構造体３の部分領域３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄも同じく接続面８上に配設され、接続面８と電気的に接続されている。

更に、基板２上に第三デバイス６ｃ、特にチップ１４が配設されている。チップ１４は、例えば発光ダイオードチップである。このチップ１４は、金属構造体３の第二、第三部分領域３ｂ，３ｃ間に形成される第三キャビティ５ｃに配設されている。このチップ１４は、例えば接続面、ビアまたは配線によって電気的に接続されていてよい。

ここに示された実施例では、電子デバイス６ａ，６ｂ，およびチップ１４は、基板２の同一の外面９上に配設されている。この外面９は、好ましくは基板２の上面である。これより例えば第三デバイス６ｃが発光ダイオードチップとして形成されている場合、光を上に向かって放射することができる。電子デバイス６ａ，６ｂのキャビティ５ａ，５ｂへの沈み込みにより、発光ダイオードチップから放射された光が別の電子デバイス６ａ，６ｂによって遮られることが避けられる。

チップ１４が配設されたキャビティ５ｃの境界である、部分領域３ｃ，３ｂの側面は、好ましくは反射面である。これにより光の使用効率を改善することができる。

好ましくは金属構造体３は、大きな熱伝導率を有する。これは、作動中に発生する熱を良好に除去できるという利点がある。これによりこのデバイス構造体１は、良好に熱的に管理される。熱負荷を低減することにより、デバイス構造体１の寿命を大幅に延ばすことができる。

キャビティ５ａ，５ｂ，５ｃは、保護材料１３で充填されている。この保護材料１３は、金属構造体３および電子デバイス６ａ，６ｂ，６ｃを完全に覆っている。具体的には保護材料１３は、デバイス構造体１の保護コーティングを形成する。

図６に示すデバイス構造体１は、その上に第一、第二、第三部分領域３ａ，３ｂ，３ｃを含む金属構造体３が配設された基板２を備えている。第二部分領域３ｂは、第一、第三部分領域３ａ，３ｃ間に配設されている。全ての部分領域３ａ，３ｂ，３ｃは、同じ高さを有している。

金属構造体３の第一キャビティ５ａには、第一デバイス６ａが配設されている。この第一デバイス６ａは、チップ、例えば発光ダイオードチップとして形成されていてよい。この第一デバイス６ａは、ビア７を介して接続されている。ビア７は、熱的および／または電気的ビアとして形成されていてよい。第二キャビティ５ｂには、第二デバイス６ｂが配設され、接続面８を介して電気的に接続されている。

金属構造体３上には、別のデバイス１５が配設されている。この別のデバイス１５は、キャビティ５ａ，５ｂに配設されたデバイス６ａ，６ｂを覆っている。こうしてこれらのデバイス６ａ，６ｂは、基板２と上記の別のデバイス１５との間でキャビティ５ａ，５ｂ内に置かれている。

この別のデバイス１５は、金属構造体３上に固定されており、例えばはんだ付けされている。こうしてこの金属構造体３は、特にこの別のデバイス１５の固定に用いられる。追加的にこの金属構造体３は、この別のデバイス１５の電気的接続にも用いられる。追加的に、または代替として、この別のデバイス１５と基板２との間の熱伝達もこの金属構造体３によって可能にされてよい。

上記の別のデバイス１５は、デバイス構造体１の第二のレベル面（Ebene)を形成している。その上にデバイス６ａ，６ｂが配設された基板２を、このデバイス構造体１の第一レベル面と見なしてよい。

図示されている構造により、デバイス６ａ，６ｂを省スペースでデバイス構造体内に設けることができるが、これは素子が上記のレベル面間に配設されたキャビティ５ａ，５ｂ内に沈み込んでいるからである。

上記の別のデバイス１５は、例えば基板として形成されている。具体的には、この別のデバイス１５上に更に別のデバイスが取り付けられていてよい。
この別のデバイス１５はチップとして形成されていてよく、具体的には発光ダイオードチップとして形成されていてよい。

図７には、三つのレベル面を備えたデバイス構造体１が示されている。第一デバイスレベル面を形成する基板２上には、第一の別のデバイス１５が配設されており、その上に第二の別のデバイス１６が配設されている。第一の別のデバイス１５は、第二デバイスレベル面を形成し、第二の別のデバイス１６は、第三デバイスレベル面を形成する。

第一の別のデバイス１５は、二つの部分領域３ａ，３ｂを有する金属構造体３を介して基板２と電気的および機械的に接続されている。第二の別のデバイス１６は、二つの部分領域１７ａ，１７ｂを有する別の金属構造体１７を介して上記の第一の別のデバイス１５と電気的および機械的に接続されている。これらの金属構造体３，１７は、図６で説明したような構造的および機能的特徴を備えてよい。上記の別のデバイス１５、２６は、例えば電子デバイスとして形成されていてよい。これらの別のデバイスは、チップ、具体的には発光ダイオードチップとして形成されていてよく、または基板として形成されていてよい。特に上記の第二の別のデバイス１６は、発光ダイオードチップとして形成されていてよい。

金属構造体３，１７には、それぞれキャビティ５ａ，５ｂが形成されている。第一金属構造体３のキャビティ５ａ内には、第一電子デバイス６ａが置かれており、第二金属構造体１７のキャビティ５ｂ内には、第二電子デバイス６ｂが置かれている。この例では、電子デバイス６ａ，６ｂは、両方とも第一の別のデバイス１５に固定されている。代替として、第一デバイス６ａが基板２に固定されていてよい。第二デバイス６ｂは、代替として第二の別のデバイス１６に配設されていてよい。

図８〜１０は、金属構造体３の種々の可能な構成と、デバイス構造体におけるディスクリートなデバイス６ａ，６ｂの可能な配置を示す。デバイス構造体１の前述の種々の実施形態例は、適宜変形することができる。

図８は、ディスクリートなデバイス６が金属構造体３のキャビティ５に配設されているデバイス構造体１の実施形態を示す。 このデバイス６は、キャビティ５内に完全に沈み込んでいる。

図９は、二つのディスクリートなデバイス６ａ，６ｂがキャビティ５に配設されているデバイス構造体１の実施形態を示す。これらのデバイス６ａ，６ｂは、キャビティ５内に完全に沈み込んでいる。

図１０は、金属構造体３が傾斜した側面１８を有するデバイス構造体１の実施形態を示す。この実施形態は、例えば熱的特性の改善をもたらす。デバイス６ａ，６ｂのうち少なくとも一つが発光ダイオードチップとして形成されている場合には、この実施形態により改善された放射特性を実現することができる。

１ デバイス構造体
２ 基板
３ 構造体
３ａ 第一部分領域
３ｂ 第二部分領域
３ｃ 第三部分領域
３ｄ 第四部分領域
４ 基板の第一外面
５ キャビティ
５ａ 第一キャビティ
５ｂ 第二キャビティ
５ｃ 第三キャビティ
６ 電子デバイス
６ａ 第一電子デバイス
６ｂ 第二電子デバイス
６ｃ 第三電子デバイス
７ ビア
８ 接続面
９ 基板の第二外面
１０ 貫通孔
１１ 絶縁部
１１ａ 第一絶縁部
１１ｂ 第二絶縁部
１２ 薄層
１３ 保護材料
１４ チップ
１５ 別のデバイス
１６ 第二の別のデバイス
１７ 別の構造体
１７ａ，１７ｂ 別の構造体の部分領域
１８ 側面
１９ 表面
２０ 基体
ｔ キャビティの深さ
ｈ₁ 部分領域の高さ
ｈ₂ 電子デバイスの高さ

Claims (16)

1. 少なくとも一つのキャビティ（５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）を備える金属構造体（３，１７）を有する基板（２）と、少なくとも部分的に前記キャビティ（５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）に配設されている少なくとも一つの電子デバイス（６，６ａ，６ｂ，６ｃ）と、を備えることを特徴とするデバイス構造体。
2. 前記電子デバイス（６，６ａ，６ｂ，６ｃ）が完全に前記キャビティ（５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）内に沈み込んでいることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス構造体。
3. 前記金属構造体（３，１７）が少なくとも二つの互いに分離された部分領域（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス構造体。
4. 前記部分領域（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が平坦な表面（１９）を備えることを特徴とする、請求項３に記載のデバイス構造体。
5. 前記少なくとも一つの電子デバイス（６，６ａ，６ｂ，６ｃ）が、サーミスタ素子、バリスタ素子、ＴＶＳダイオード、または発光ダイオードとして形成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデバイス構造体。
6. 前記少なくとも一つの電子デバイス（６，６ａ，６ｂ，６ｃ）が、チップ（１４）として形成されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のデバイス構造体。
7. 前記金属構造体（３，１７）が少なくともひとつ電気的接続部と接続されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のデバイス構造体。
8. 前記金属構造体（３，１７）が電気的接続部と接続されていないことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のデバイス構造体。
9. 前記金属構造体（３，１７）が、前記基板を貫通する少なくとも一つのビア（７）と接続されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のデバイス構造体。
10. 前記金属構造体（３，１７）が複数のキャビティ（５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）を備え、各キャビティ（５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）に少なくとも一つの電子デバイス（６，６ａ，６ｂ，６ｃ）が配設されていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のデバイス構造体。
11. 一つのキャビティ（５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）に複数の電子デバイス（６，６ａ，６ｂ，６ｃ）が配設されていることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のデバイス構造体。
12. キャビティ（５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）が少なくとも部分的に、別のデバイス（１５，１６）に覆われることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のデバイス構造体。
13. 前記別のデバイス（１５，１６）は、別の電子デバイスおよび／または別の基板として形成されていることを特徴とする、請求項１２に記載のデバイス構造体。
14. 前記金属構造体（３，１７）が、前記別のデバイス（１５，１６）を電気的に接続するように形成されていることを特徴とする、請求項１２または１３に記載のデバイス構造体。
15. 前記金属構造体（３，１７）が、前記別のデバイス（１５，１６）を前記基板（２）に固定するように形成されていることを特徴とする、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載のデバイス構造体。
16. 前記基板（２）が、セラミック材料または有機材料を含む絶縁性の基体を備えることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のデバイス構造体。

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