Beschreibung
Modul mit Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern
Die Erfindung betrifft ein Modul mit einer regelmäßigen Anordnung von einzelnen, Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102005009060.5-33, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
In der Offenlegungsschrift EP 0 303 741 ist ein Display aus Leuchtdioden beschrieben. Die Leuchtdioden befinden sich dabei auf einer Platine, mit der sie jeweils elektrisch leitend verbunden sind.
Aus der Offenlegungsschrift WO 02/33756 Al ist ein LED-Modul bekannt, das einen Träger mit einer ebenen Hauptfläche aufweist, auf der eine Mehrzahl von LED-Halbleiterkörpern aufgebracht ist . Die LED-Halbleiterkörper sind mittels eines Chipanschlussbereichs, der sich zwischen dem Träger und dem LED- Halbleiterkörper befindet, und einer auf der dem Träger abgewandten Seite des LED-Halbleiterkörpers aufgebrachten Kontaktfläche elektrisch anschließbar. Zur Verbindung der LED- Halbleiterkörper miteinander verlaufen Drahtverbindungen von der Kontaktfläche der LED-Halbleiterkörper zum Chipanschlussbereich der benachbarten LED-Halbleiterkörper.
Für viele Anwendungen werden Module mit strahlungsemit- tierenden Halbleiterkörpern mit geringen Abmessungen und hoher Leuchtdichte benötigt. Derartige Module eignen sich insbesondere als Halbleiterlichtquelle in Verbindung mit abbildenden Optiken wie beispielsweise Projektoren.
Eine Erhöhung der Leuchtdichte eines Moduls aus strahlungs- emittierenden Halbleiterkörpern kann prinzipiell dadurch erreicht werden, dass die Strahlungsdichte der einzelnen Halbleiterkörper erhöht wird, wobei zugleich die optische Ausgangsleistung beibehalten oder vergrößert wird.
Weiterhin kann zur Erhöhung der Leuchtdichte die Fläche, auf der die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper angeordnet sind, verringert werden. Allerdings besteht bei fortschreitender Miniaturisierung des Moduls ein Problem darin, Bond- pads zur Kontaktierung der Halbleiterkörper auf einer immer kleiner werdenden Fläche des Moduls unterzubringen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Modul mit Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern mit hoher Leuchtdichte zu schaffen, das eine möglichst hohe Packungsdichte der einzelnen Halbleiterkörper aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Modul mit strahlungsemittieren- den Halbleiterkörpern nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Ein erfindungsgemäßes Modul weist eine regelmäßige Anordnung von einzelnen, strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern auf, die auf einer Montagefläche eines Trägers aufgebracht sind, wobei eine Drahtverbindung zwischen zwei benachbarten, strah- lungsemittierenden Halbleiterkörpern auf einer der Montagefläche gegenüber liegenden Oberseite der beiden strahlungs- emittierenden Halbleiterkörper angebracht ist.
Ein solches Modul ermöglicht aufgrund einer vorteilhaften Anordnung beziehungsweise Gestaltung der strahlungsemittieren- den Halbleiterkörper eine hohe Packungsdichte.
Unter Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern sind hierbei vor allem Leuchtdiodenhalbleiterkörper mit Kontaktflächen zu verstehen. Weitergehend können bei der Erfindung auch andere Strahlungsemitter verwendet werden. Dies umfasst unter anderem neben Leuchtdioden Lumineszenzdioden im allgemeinen, beispielsweise Laserdioden, Superstrahier und OLEDs. Ferner ist der Strahlungsemitter bevorzugt eine elektromagnetische Strahlung emittierende Diode mit zumindest näherungsweise lambertscher Abstrahlcharakteristik, besonders bevorzugt ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip .
Ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip zeichnet sich insbesondere durch die charakteristischen Merkmale aus:
- an einer zu einem Trägerelement hingewandten ersten Haupt- fläche einer Strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert,
- das Trägerelement ist ein von dem Aufwachssubstrat, auf dem die Epitaxieschichtenfolge aufgewachsen wurde, verschiedenes, vor dem Ablösen des Aufwachssubstrates auf die Epitaxieschichtenfolge aufgebrachtes Element,
- die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm auf, und
- die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmi-
schungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichts in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, das heißt, sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
Vorzugsweise ist die Halbleiterschicht aus einem Material gefertigt, das eine Verbindung aus Elementen der III. und V. Hauptgruppe des Periodensystems enthält . Besonders bevorzugt enthält diese Schicht GaAs oder AlGaAs (AlxGa^_xAs mit 0 < x < 1) , wobei selbstverständlich auch III-V-Verbindungshalb- leiter wie GaP oder GaN sowie hierauf basierende oder hiervon abgeleitete Verbindungen wie
InGaAlP (InxAIyGa1_x_yP mit O ≤ x ≤ l; O ≤ y ≤ l), InGaAlN (InxAIyGa1_x_yN mit O ≤ x ≤ l; O ≤ y ≤ l) oder InGaAlPN ( InxAIyGa1-x-yPn Nl-n mit O ≤ x ≤ l; O ≤ y ≤ l; 0 ≤ n ≤ 1 ) im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein können.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die strahlungs- emittierenden Halbleiterkörper gemäß einer Matrix aus Spalten und Zeilen auf dem Träger angeordnet . Dabei kann die Anzahl der Spalten der Anzahl der Zeilen entsprechen. Vorzugsweise unterscheidet sich die Anzahl der Spalten von der Anzahl der Zeilen. Beispielsweise kann eine Matrixgröße von 3x4, 4x3 o- der 16x9 gewählt werden. Diese Größen entsprechen standardisierten TV-Formaten, wodurch sich ein solches Modul für kommerzielle Projektionsanwendungen eignet. Denkbar sind auch Matrixgrößen mit einer höheren Anzahl von strahlungsemittie- renden Halbleiterkörpern. Dadurch kann vorteilhafterweise die Leuchtdichte erhöht werden.
Vorzugsweise wird ein konstanter Abstand zwischen den Zeilen und Spalten aus Strahlungsemittierenden Halbleiterkδrpern ge-
wählt. Dieser Abstand kann 200μm betragen, wobei eine Abweichung von 5% im Toleranzbereich liegt. Vorteilhafterweise beträgt der Abstand lOOμm. Als besonders vorteilhaft können sich Abstände erweisen, die 100 μm unterschreiten. Durch einen möglichst kleinen Abstand zwischen den einzelnen, strah- lungsemittierenden Halbleiterkörpern kann dabei eine hohe Packungsdichte und in der Folge eine hohe Leuchtdichte erzielt werden.
In bisher bekannten Modulen von Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern wird demgegenüber der Abstand zwischen den Halbleiterkörpern dadurch begrenzt, dass bei einer Anordnung von mehr als drei Halbleiterkörpern nebeneinander eine Lücke für ein Bondpad vorzusehen ist. Dies beschränkt die Packungsdichte. Bei der vorliegenden Erfindung ist hingegen ein Bondpad zwischen den benachbarten Halbleiterkörpern nicht erforderlich, da die Drahtverbindung von Halbleiterkδrper zu Halbleiterkörper geführt ist.
Bei der Erfindung kann eine Mehrzahl von Bondpads den strah- lungsemittierenden Halbleiterkδrpern lateral nachgeordnet sein. Die Bondpads können sich somit vorteilhafterweise außerhalb der Matrix aus Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern befinden. Eine geeignete, elektrische Verbindung der Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper ermöglicht auch die elektrische Versorgung der den Bondpads nicht unmittelbar benachbarten, Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper.
Im Rahmen der Erfindung lässt sich die Packungsdichte gegenüber einem herkömmlichen Modul um ungefähr 30% erhöhen.
Vorzugsweise sind die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper in jeweils einer Spalte der Matrix seriell verschaltet.
In einer möglichen Ausführungsform sind dazu zwei benachbarte, Strahlungsemittierende Halbleiterkörper einer Spalte in- vers zueinander angeordnet, das heißt, dass die Oberseite des einen Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers eine Schicht eines ersten Leitungstyps und die Oberseite des in der Spalte benachbarten, Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers eine Schicht eines zweiten Leitungstyps aufweist . Beispielsweise befindet sich eine p-Schicht an der Oberseite des einen Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers und eine n-Schicht an der Oberseite des benachbarten, Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers. Vorteilhafterweise können beliebig viele Halbleiterkδrper in einer Spalte angeordnet und seriell verschaltet sein.
Bevorzugt befinden sich die invers angeordneten, strahlungs- emittierenden Halbleiterkörper der Matrix auf einer gemeinsamen Metallisierung, die auf die Montagefläche des Trägers aufgebracht ist. Besonders bevorzugt weist die Metallisierung Unterbrechungen zwischen den Spalten und Zeilen auf. Weiter besonders bevorzugt entspricht der Abstand zwischen den Unterbrechungen von Zeilen einem doppelten Zeilenabstand.
Der elektrische Anschluss der Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper kann mittels der Metallisierung und mittels Drahtverbindungen erfolgen. Die Drahtverbindungen verlaufen besonders bevorzugt oberhalb der Ebene, in der sich die Oberseite der Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper befindet. Dies ermöglicht eine einfache Anbringung der Drahtverbindungen, da ausschließlich in einer Ebene operiert werden kann.
Vorzugsweise sind die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper einer Spalte seriell verschaltet. Außerdem können die
Spalten aus seriell verschalteten, Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper parallel verschaltet sein.
Ferner ist denkbar, dass lediglich zwei strahlungsemittieren- de Halbleiterkörper einer Spalte seriell verschaltet sind. Weitere vorteilhafte Möglichkeiten der Verschaltung sind auf Grund der geometrischen Anordnung der Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper in einer Matrix und der sie umgebenden Bond- pads realisierbar.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform werden die strah- lungsemittierenden Halbleiterkörper auf der Oberseite zweifach kontaktiert, das heißt sie weisen auf der Oberseite so"- wohl ein Mittel zur n-Kontaktierung als auch zur p-Kontak- tierung auf . Die Oberseite der Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper ist dafür entsprechend strukturiert .
Die Dünnfilm-Halbleiterkörper weisen als oberste Schichtenfolge vorzugsweise eine Strahlungserzeugende Schichtenfolge auf, auf der eine p-Kontaktierung aufgebracht ist. Die strah- lungserzeugende Schichtenfolge weist eine aktive Schicht auf, die beispielsweise GaN enthält. Auf der der Montagefläche des Trägers zugewandten Seite können der aktiven Schicht weitere Schichten nachgeordnet sein, beispielsweise eine Barriereschicht, die TiWN enthält, eine Schutzschicht, die Ti/Pt/Au enthält, und eine Korrosionsschutzschicht, die Au enthält. Ferner können die genannten Schichten mittels eines Hartlots, das beispielsweise AuSn enthält, auf ein Trägerelement, das zum Beispiel Ge enthält, gebondet sein. Auf der der Montage- fläche abgewandten Seite des Trägerelements kann weiterhin eine Schutzschicht, die zum Beispiel Ti/Pt/Au enthält, eine Barriereschicht, die beispielsweise TiWN enthält, und eine Grundmetallisierung, die beispielsweise AuSb enthält, vorge-
sehen sein. Auf der der Montagefläche zugewandten Seite kann das Trägerelement eine Schicht, die Au enthält, aufweisen.
Auf dem Trägerelement erhebt sich die strahlungserzeugende Schichtenfolge vorteilhafterweise als Mesa-Struktur, so dass neben der Mesa-Struktur auf dem Trägerelement Platz für eine n-Kontaktierung besteht.
Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper können in einer Spalte seriell verschaltet sein, indem eine Drahtverbindung von der p-Kontaktierung eines Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers zur n-Kontaktierung eines benachbarten, strah- lungsemittierenden Halbleiterkörpers geführt ist. In der ersten und letzten Zeile einer jeden Spalte sind die strahlungs- emittierenden Halbleiterkörper vorzugsweise an Bondpads angeschlossen. Weitere vorteilhafte Verschaltungen sind aufgrund der geometrischen Anordnung und Struktur der Strahlungsemit- tierenden Halbleiterkörper denkbar.
Ein erfindungsgemäßes Modul weist vorteilhafterweise einen Träger auf, der ein elektrisch isolierendes Material enthält. Als verschleißfest, korrosionsbeständig, UV-stabil und vor allem sehr gut wärmeleitend zeichnet sich ein Träger aus, der ein Keramikmaterial, zum Beispiel AL2O3 oder AlN, enthält. Durch die UV-Stabilität des Keramikmaterials kann die Degradation des Trägers verringert und damit die Lebensdauer des Moduls erhöht werden. Dies kann sich insbesondere dann als Vorteil herausstellen, wenn das Modul für Projektionsanwendungen verwendet wird. Hierbei ist ein dauerhafter Betrieb bei wechselnder Belastung, beispielsweise beim Ein- oder Ausschalten, von Bedeutung. Während konventionelle Glühlampen eine mittlere Lebensdauer von ca. 10^ Stunden haben, können LEDs vorteilhafterweise eine Lebensdauer (entspricht der
Hälfte des ursprünglichen Wertes der Intensität) von 105 bis 10^ Stunden erreichen.
Ferner kann sich die Abführung der Wärme, die zusätzlich durch eine Wärmesenke erfolgen kann, die ein wärmeleitendes Material, beispielsweise Al, enthält, und dem Träger nachgeordnet ist, positiv auf die Lebensdauer des Moduls auswirken. Außerdem kann durch die Kühlung des Moduls eine unerwünschte Änderung der Abstrahlcharakteristik der strahlungsemittierenden Halbleiterkörper verhindert werden.
Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper können bevorzugt mittels eines Lotes oder eines Klebers, besonders bevorzugt mittels einer Metallisierung, die zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger aufgebracht ist, auf dem Träger montiert sein. Die Metallisierung kann den Träger zumindest teilweise bedecken. Dabei ist die Metallisierung im Gegensatz zur weiter oben beschriebenen Ausführungsform nicht zur elektrischen Versorgung der Halbleiterkδrper erforderlich.
Zum Schutz des Moduls vor schädigenden äußeren Einwirkungen können die einzelnen, Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper beziehungsweise kann das gesamte Modul vorzugsweise mit einer Formmasse umhüllt sein. Als Materialien eignen sich Reaktionsharze wie beispielsweise Epoxidharze, Acryl-Harze, Silicon-Harze und Polyurethan-Harze. Ferner können sich Hybridmaterialien wie zum Beispiel Mischungen aus Epoxidharzen und Silikon als besonders geeignet herausstellen, wobei die Hybridmaterialien beispielsweise gegenüber Epoxidharzen den Vorteil gesteigerter UV-Stabilität aufweisen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen eines erfindungsgemäßen Moduls ergeben sich aus den nachfolgend in Ver-
bindung mit den Figuren 1 bis 6 erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Aufsicht eines ersten Ausführungs- beispiels eines erfindungsgemäßen Moduls,
Figur 2 eine schematische Aufsicht eines zweiten Ausführungs- beispiels eines erfindungsgemäßen Moduls,
Figur 3 eine schematische Schnittansicht des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels,
Figur 4 eine schematische Aufsicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Moduls,
Figur 5 eine schematische Aufsicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Moduls,
Figur 6a eine schematische Schnittansicht eines Dünnfilm- Halbleiterkörpers gemäß des vierten Ausführungsbeispiels,
Figur 6b eine schematische Aufsicht eines Dünnfilm- Halbleiterkörpers gemäß des vierten Ausführungsbeispiels .
In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Moduls dargestellt. Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 sind auf einem Träger 2 regelmäßig angeordnet. Die regelmäßige Anordnung entspricht einer Matrix aus
drei Spalten und vier Zeilen. Der Spaltenabstand 18 beziehungsweise der Zeilenabstand 17 beträgt vorzugsweise lOOμm.
Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 können an zwei einander gegenüber liegenden Seiten des Halbleiterkörpers kontaktiert werden (n-Kontaktierung, p-Kontaktierung) . Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 sind bevorzugt in- vers angeordnet, so dass von zwei benachbarten, strahlungs- emittierenden Halbleiterkörpern 1 einer Spalte der eine auf der der Montagefläche 6 abgewandten Seite des Trägers 2 eine p-Kontaktierung, der andere eine n-Kontaktierung aufweist.
Besonders bevorzugt sind jeweils zwei Strahlungsemittierende Halbleiterkörper 1 einer Spalte, die nicht durch eine Drahtverbindung unmittelbar verbunden sind, durch eine gemeinsame Metallisierung 4, die auf dem Träger 2 aufgebracht ist, e- lektrisch verbunden. Diese Metallisierung 4 kann streifenförmig ausgeführt sein. Für das dargestellte Modul ergeben sich dann sechs streifenförmige Metallisierungen 4, auf denen sich jeweils zwei invers angeordnete, Strahlungsemittierende Halbleiterkörper 1 befinden. Diese Halbleiterkörper 1 können mittels eines Lotes oder eines elektrisch leitenden Klebers auf die Metallisierung 4 aufgebracht sein. Beispielsweise kann dazu ein Ag- oder Au-haltiger Leitkleber verwendet werden.
Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1, die sich auf einer gemeinsamen, streifenförmigen Metallisierung 4 befinden, sind dadurch in Reihe geschaltet. Ferner sind zwei einander benachbarte, Strahlungsemittierende Halbleiterkörper 1 einer Spalte, die sich auf verschiedenen, streifenförmigen Metallisierungen 4 befinden, mittels einer Drahtverbindung 5 miteinander verbunden. Schließlich sind die äußeren strah- lungsemittierenden Halbleiterkörper jeder Spalte mittels ei-
ner Drahtverbindung 5 an Bondpads, die diesen lateral nachge- ordnet sind, angeschlossen. Sowohl durch die spezielle Form der Anordnung als auch durch die elektrische Verbindung sind die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 jeder Spalte seriell verschaltet.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Moduls ist in Figur 2 dargestellt. Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 befinden sich vorzugsweise auf einem Träger 2, der ein elektrisch isolierendes, vorzugsweise wärmeleitendes Material, beispielsweise ein Keramikmaterial, enthält.
Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 sind auf dem Träger 2 regelmäßig angeordnet, wobei sie eine 3x4 -Matrix aus drei Spalten und vier Zeilen bilden.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Halbleiterkörper invers zueinander angeordnet, so dass von zwei benachbarten, Strahlungsemittierenden Halbleiterkδrpern 1 einer Spalte der eine auf der der Montagefläche abgewandten Seite eine Schicht eines ersten und der andere eine Schicht eines zweiten Leitungstyps aufweist.
Ferner ist auf dem Träger 2 eine Metallisierung 4 aufgebracht, die vorzugsweise eine Unterbrechung zwischen der 2. und der 3. Zeile aufweist. Die Drahtverbindungen zwischen den Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern einer Spalte verlaufen wie im ersten Ausführungsbeispiel. Die Halbleiterkörper einer Spalte sind also seriell verschaltet. Zusätzlich sind die Spalten seriell verschalteter, strahlungsemittieren- den Halbleiterkörper parallel verschaltet. Dies wird mittels
der Metallisierung 4, die nur eine parallel zu den Zeilen verlaufende Unterbrechung aufweist, erreicht.
Vorteilhafterweise kann durch diese Anordnung vermieden werden, dass die Halbleiterkörper einer gesamten Spalte ausfallen, sobald ein strahlungsemittierender Halbleiterkörper in der Reihe defekt ist.
In Figur 3 ist eine schematische Schnittansicht des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt. Der Schnitt A-A verläuft entlang einer Spalte.
Auf dem Träger 2 ist eine Metallisierung 4 aufgebracht, die in der Mitte des Trägers 2 eine Unterbrechung aufweist. Ferner sind auf dem Träger 2 randseitig Bondpads 3 aufgebracht. Diese Bondpads 3 dienen dem elektrischen Anschluss der strah- lungsemittierenden Halbleiterkörper 1. Die Halbleiterkörper 1 sind in Zweiergruppen auf eine gemeinsame Metallisierung 4 montiert. Wie in der Figur 3 dargestellt bestehen diese Zweiergruppen aus zwei zueinander invers angeordneten, strah- lungsemittierenden Halbleiterkörpern 1.
Der Strahlungsemittierende Halbleiterkörper Ia weist an der der Montagefläche abgewandten Seite eine p-Kontaktierung auf und ist mittels einer Drahtverbindung 5 an ein Bondpad 3 angeschlossen. Die n-Kontaktierung erfolgt mittels der Metallisierung 4, auf die der Strahlungsemittierende Halbleiterkörper mittels eines Lotes oder Leitklebers montiert ist.
Der Halbleiterkörper Ib weist hingegen auf der der Montage- fläche 6 abgewandten Seite eine n-Kontaktierung und auf der der Montagefläche 6 zugewandten Seite eine p-Kontaktierung auf .
Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper Ia und Ib sind mittels der gemeinsamen Metallisierung 4, auf dem sich die beiden Halbleiterkörper befinden, miteinander seriell verschaltet .
Die elektrische Verbindung des Halbleiterkörpers Ib mit dem Halbleiterkδrper Ic, wobei die Metallisierung 4 zwischen den beiden Halbleiterkörpern unterbrochen ist, erfolgt mittels einer Drahtverbindung 5 auf der der Montagefläche 6 abgewandten Seite. Der Strahlungsemittierende Halbleiterkörper Ic ist dabei in Bezug auf den Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper Ib invers angeordnet .
Der Halbleiterkörper Id ist wiederum invers zum strahlungs- emittierenden Halbleiterkörper Ic angeordnet und befindet sich mit diesem auf einer gemeinsamen Metallisierung 4. Die elektrische Verbindung ist mittels einer Drahtverbindung 5 zu einem Bondpad 3 hergestellt.
Die dargestellten Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper Ia bis Id sind somit seriell verschaltet.
Die Drahtverbindungen 5 verlaufen vorzugsweise auf der der Montagefläche 6 abgewandten Seite der Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper Ia bis Id und sind auf einer Kontaktfläche 8 der Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 aufgebracht.
In Figur 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Moduls dargestellt. Entsprechend der ersten beiden Ausführungsbeispiele sind die benachbarten, strahlungs- emittierenden Halbleiterkörper 1 einer Spalte invers zu einander angeordnet .
Wie im ersten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei benachbarte, Strahlungsemittierende Halbleiterkörper 1 einer Spalte auf einer gemeinsamen Metallisierung 4 aufgebracht. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind jedoch nicht alle Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 jeder Spalte miteinander seriell verschaltet. So sind in der ersten und letzten Spalte der Matrix lediglich die Zweiergruppen zueinander invers angeordneter strahlungsemittierender Halbleiterkörper 1, die sich auf einer gemeinsamen Metallisierung 4 befinden, miteinander seriell verschaltet. Zusätzliche Bondpads 3, die den Zeilen aus Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern 1 lateral nachgeordnet sind, ermöglichen diese elektrische Verbindung .
Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist, dass ein Totalausfall von den einem defekten, Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper nachgeordneten, Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern 1 teilweise verhindert werden kann.
In Figur 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Moduls in einer schematischen Aufsicht dargestellt. Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 sind auf einem gemeinsamen Träger 2 angeordnet, der vorzugsweise ein elektrisch isolierendes Material, beispielsweise ein Keramikmaterial, enthält, und folgen in ihrer Anordnung besonders bevorzugt einer Matrix aus drei Spalten und vier Zeilen. Der Zeilenabstand 17 wird vorzugsweise gleich groß wie der Spaltenabstand 18 gewählt und kann 200μm, vorteilhafterweise lOOμm, besonders vorteilhafterweise weniger als lOOμm betragen. Den Spalten aus Strahlungsemittierenden Halbleiterkδr- pern 1 sind Bondpads 3 lateral nachgeordnet, die auf dem Träger 2 aufgebracht sind.
Jeder Strahlungsemittierende Halbleiterkörper 1 weist auf der der Montagefläche 6 abgewandten Seite zwei Kontaktierungen auf, eine n-Kontaktierung und eine p-Kontaktierung, so dass zwei Drahtverbindungen 5 auf einem Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 oberseitig angeordnet sind.
Wie in Figur 5 dargestellt sind die benachbarten strahlungs- emittierenden Halbleiterkörper 1 einer Spalte jeweils mittels einer Drahtverbindung 5 miteinander elektrisch verbunden, wobei diese jeweils von der p-Kontaktierung des einen strah- lungsemittierenden Halbleiterkörpers zur n-Kontaktierung des benachbarten Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers, der als n-Eckkontakt ausgebildet ist, verläuft. Somit sind die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1 einer Spalte seriell verschaltet. Bevorzugt sind die Halbleiterkörper als Dünnfilm-Halbleiterkδrper ausgeführt, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.
Vorteilhafterweise ermöglicht diese Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Moduls eine leichte Anbringung der oberseitig verlaufenden Drahtverbindungen 5.
In Figur 6a ist ein Dünnfilm-Halbleiterkörper, wie er beispielsweise im vierten Ausführungsbeispiel verwendet werden kann, in einer schematischen Schnittansicht dargestellt.
Der Dünnfilm-Halbleiterkörper weist ein Trägerelement 9 auf, das vorzugsweise ein Halbleitermaterial, beispielsweise Ge, enthält. Auf dem Trägerelement 9 ist eine Grundmetallisierung 15, die z.B. AuSb enthält, aufgebracht, welcher folgende Schichten nachgeordnet sind: eine Barriereschicht 11, die z.B. TiWN enthält, um eine Degradation des Trägermaterials zu
verhindern, und eine Schutzschicht 12, die z.B. Ti/Pt/Au enthält.
Die Strahlungserzeugende Schichtenfolge weist eine aktive Schicht 10 auf, die vorzugsweise ein Halbleitermaterial aus einer III-V-Verbindung, beispielsweise GaN oder InGaN ent- hält, außerdem eine Barriereschicht 11, die beispielsweise TiWN enthält, eine Schutzschicht 12, die beispielsweise Ti/Pt/Au enthält, und eine Korrosionsschutzschicht 13, die z.B. Au enthält. Die Strahlungserzeugende Schichtenfolge, ausgenommen die Korrosionsschutzschicht 13, weist eine Mesa- Struktur auf, die während des Herstellungsprozesses geformt wird. Nach dem Aufwachsen der strahlungserzeugenden Schichtenfolge auf ein Aufwachssubstrat wird diese von dem Aufwachssubstrat abgelöst, so dass die Schicht 13 dann partiell frei liegt.
Ferner ist die Strahlungserzeugende Schichtenfolge mittels eines Hartlots 14, das beispielsweise AuSn enthält, auf dem Trägerelement 9 aufgebracht. Das Trägerelement 9 kann an seiner Unterseite eine Schicht, die z.B. Au enthält, aufweisen. Durch diese Schicht an der Unterseite, die vorzugsweise wärmeleitend ist, kann der Halbleiterkörper zur Kühlung wärmeleitend an eine Wärmesenke angeschlossen sein, was sich positiv auf die Lebensdauer des Moduls auswirken kann.
Die Mesa-Struktur ermöglicht auf der Oberseite 16 die Aufbringung einer n-Kontaktierung 8b. Die p-Kontaktierung 8a ist auf der Strahlungserzeugenden Schichtenfolge, die die aktive Schicht 10 umfasst, aufgebracht.
Die p- und n-Kontaktierung sind in den Außenbereichen des Dünnfilm-Halbleiterkörpers aufgebracht, so dass die Leucht-
dichte durch die Abschattung der Drahtverbindungen 5 minimal verringert wird.
In Figur 6b ist eine schematische Draufsicht eines Dünnfilm- Halbleiterkörpers dargestellt. Zu sehen ist in der Schnittansicht die dreieckförmige n-Kontaktierung 8b, die obere Schicht der Schichtenfolge, die die aktive Schicht 10 umfasst und die kreisförmige p-Kontaktierung 8b.
Es versteht sich, dass die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung sowohl einzeln als auch in jeder möglichen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein können