WO2007101825A1 - Optoelektronisches modul - Google Patents

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WO2007101825A1
WO2007101825A1 PCT/EP2007/052008 EP2007052008W WO2007101825A1 WO 2007101825 A1 WO2007101825 A1 WO 2007101825A1 EP 2007052008 W EP2007052008 W EP 2007052008W WO 2007101825 A1 WO2007101825 A1 WO 2007101825A1
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component
carrier
optoelectronic
optoelectronic component
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PCT/EP2007/052008
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Antonio Ceschel
Michele Tiso
Original Assignee
Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH
Osram S.P.A. - Societa' Riunite Osram Edison Clerici
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Application filed by Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH, Osram S.P.A. - Societa' Riunite Osram Edison Clerici filed Critical Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH
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Definitions

  • the present invention relates to a module and a method for electrically conductive connection of a component to a connection carrier.
  • An object of the present invention is to provide a module which can be variably configured and simplified in a simplified manner. Furthermore, a method is to be specified with which a component can be connected in an electrically conductive manner to a connection carrier in a simplified manner, wherein the method is intended in particular to facilitate the production of a module.
  • a module according to the invention is designed as an optoelectronic module and comprises a connection carrier, which has an electrical connection conductor, and an optoelectronic component, wherein the optoelectronic component is electrically conductively connected to the connection carrier, in particular directly, by means of a surface-mountable connection component.
  • the optoelectronic component is electrically conductively connected to the connection conductor of the connection carrier, in particular directly via the connection component.
  • the surface-mountable terminal component is preferred a, in particular direct electrical interface between the connection carrier and the optoelectronic component.
  • the electrical contacting of the optoelectronic component with the connection carrier can take place by means of the surface mountable connection component (SMD: Surface Mountable Device) in a particularly simple and cost-effective manner with a simultaneously high stability of the electrically conductive connection and the mechanical attachment to mechanical loads.
  • SMD Surface Mountable Device
  • a wire bond contacting of the optoelectronic component with the connecting conductor is less stable to mechanical loads than a comparatively solid surface-mountable component serving as a connection component because of the small thickness of the bonding wire, which is usually a few 100 microns. Furthermore, a wire-bonding machine as well as an ironing machine is comparatively expensive. Such machines usually have to be purchased specifically for the electrical contact.
  • An electrically conductive connection of the optoelectronic component to the connection carrier by means of a Büge11öt- contacting is mechanically comparatively unstable as well as a wire bond contacting.
  • a surface-mountable connection component can be arranged in a simple manner precisely at a predetermined position relative to the connection conductor and to the optoelectronic component by means of the surface mounting technology (SMT: Surface Mounting Technology) and, in particular, electrically conductively connected thereto.
  • SMT Surface Mounting Technology
  • the surface-mountable connection component is preferably designed for, in particular direct, electrical contacting of the optoelectronic component with the connection carrier.
  • the connection component serves to supply electrical power to the optoelectronic component.
  • the optoelectronic component can be supplied in particular electrically by means of the connection component.
  • the electrically conductive connection between the optoelectronic component and the connection carrier can take place, for example, by means of soldering or bonding of the surface-mountable connection component to the connection conductor of the connection carrier on the one hand and the optoelectronic component on the other hand.
  • the SMD connection component is directly, ie without a further interposed, for example electronic element with the connection carrier, in particular its Terminal conductor, on the one hand and the optoelectronic component on the other hand electrically connected.
  • the optoelectronic component is first arranged at a predetermined position with respect to the connection carrier such that the connection conductor is electrically conductively connected to the optoelectronic element by means of a surface mountable connection component of a predetermined design Component is connectable. Subsequently, the surface-mountable connection component is arranged on the optoelectronic component and the connection carrier, in particular on the connection conductor of the connection carrier, and the connection conductor is electrically conductively connected to the optoelectronic component by means of the surface-mountable connection component.
  • the optoelectronic component is arranged by means of a "pick and place” method
  • the surface mountable connection component can be arranged by means of a "pick and place” method
  • the electrically conductive connection of the connection component to the optoelectronic component and / or to the connection conductor of the connection carrier is also preferably carried out in the "pick and place” method.
  • the process according to the invention is preferably used in the production of an optoelectronic module according to the invention. Accordingly, features described above and below for the module can also be used for the method and vice versa.
  • a "pick and place” method facilitates the arrangement of the respective element of the module at a predetermined position with high accuracy and in particular a mechanically stable attachment of the respective element in a module and the electrical connection of the respective element to another module element.
  • the surface-mountable connection component is electrically conductively connected to the connection conductor and the optoelectronic component by means of an adhesive connection or a solder connection.
  • a bonding agent used for the adhesive bond is expediently designed to be electrically conductive, for example by means of added conductive particles.
  • a solder joint is characterized by a particularly high stability against mechanical stress.
  • the optoelectronic component and the connection carrier are designed as discrete elements of the module.
  • the optoelectronic component and the connection carrier can thus be adapted in a simplified manner to different functions and prefabricated separately from one another. Furthermore, due to the comparatively free combinability of different connection carriers with different ones Optoelectronic devices increases the degrees of freedom in the formation of a module.
  • connection carrier can be designed, for example, for the electrical control of the module, for example for controlling the electrical power supplied to the component.
  • the optoelectronic component can be controlled by means of the connection carrier.
  • the connection carrier preferably has an electrical ballast (ECG), which is electrically conductively connected to the optoelectronic component, in particular by means of the SMD connection component.
  • the electrical ballast is preferably designed as a high-frequency ballast (HF ECG).
  • HF ECG high-frequency ballast
  • a transformer is suitable.
  • the ballast can be mounted as a separate element on the connection carrier and preferably electrically contacted or already integrated into the connection carrier.
  • the ballast is designed as a SMD ballast in the case of mounting on the connection carrier, so that the ballast as well as the connection component and the optoelectronic device can be mounted in the module in the surface mounting technology.
  • the optoelectronic component and the connection carrier are arranged on a common carrier and are preferably fastened on this carrier.
  • the carrier is preferably carried out continuously and in particular einstuckig.
  • the carrier is designed as a hot sink.
  • a significant amount of heat is often generated.
  • about the heat sink carrier incurred at the connection support and the optoelectronic device loss heat can be reliably derived from the module. The risk of thermally induced damage to the module is thereby reduced with advantage.
  • the connection carrier and / or the optoelectronic component are thermally well connected to the carrier. The dissipation of lost heat is thus facilitated.
  • Particularly suitable for thermal bonding is an adhesive or solder joint.
  • a solder joint is particularly suitable because of the generally higher thermal conductivity compared to an adhesive bond.
  • the heat sink preferably contains a material of high thermal conductivity, for. As a metal such as aluminum or copper, or an alloy.
  • a lighting device for. B. in a headlight, or in a display device, for.
  • a projection device with the module as a radiation source, occur due to the usually required high radiation power, which are to be generated by means of the module, particularly high heat loss amounts.
  • the optoelectronic component has an optoelectronic semiconductor chip which is suitable for generating radiation and / or for receiving radiation.
  • the module has a plurality of semiconductor chips.
  • a radiation-generating module having a plurality of semiconductor chips a high radiation power can be generated in a simplified manner.
  • the generation of mixed-color radiation by means of a plurality of semiconductor chips which generate radiation of different wavelengths, preferably visible and particularly preferably differently colored radiation, is facilitated.
  • the module can generate light of different colors. The colors that can be generated are determined by the interior of the area marked by the individual color locations (x and y) of the visible light that can be generated in the component, in particular the semiconductor chip, in the CIE diagram.
  • the semiconductor chip or the semiconductor chips are expediently embodied as an LED chip (s) or laser diode chip (s).
  • the optoelectronic component is inserted into a recess of the connection carrier.
  • the recess preferably penetrates the connection carrier completely. A good thermal connection of the component to the common carrier is facilitated, since the heat accumulating in the component is not dissipated via the connection carrier to the carrier.
  • the component is preferably, in particular continuous, spaced from the connection carrier. Between the optoelectronic component and the connection carrier, a free space is preferably formed. The free space can laterally rotate the component. During operation of the module, the connection carrier and the optoelectronic component can expand thermally. By means of a spaced Arrangement of the optoelectronic component from the connection carrier, a mechanical contact between the component and the connection carrier due to the thermal expansion can be simplified prevented. The risk of damage to the module, z. As a detachment of the connection carrier and / or the component from the carrier, which could occur in the mechanical contact between the component and the connection carrier with increased probability, can be reduced.
  • the surface-mountable connection component preferably extends over the free space. Despite a spaced arrangement of the optoelectronic component and the connection carrier, a space-bridging electrically conductive connection between the connection carrier and the component can be achieved via the connection component, which has a high mechanical stability even under thermal stress.
  • the optoelectronic component has a component carrier on which a radiation-emitting and / or
  • Radiation-receiving element of the device for. B. a semiconductor chip is attached.
  • the radiation-emitting and / or radiation-receiving element is preferably electrically conductive with a contact conductor of the
  • the optoelectronic component is therefore designed in particular as a module.
  • the device is designed as an LED module with an LED chip as a radiation source or as a laser module with a laser chip as a radiation source.
  • a component module may also be designed with an LED chip and a laser diode chip.
  • the connection component is arranged on the connection carrier, in particular the connection conductor, and the optoelectronic component, in particular the component carrier.
  • the surface-mountable connection component is preferably connected in an electrically conductive manner to the connection conductor of the connection carrier and to the contact conductor of the component carrier, in particular directly.
  • the connection component is preferably mounted on the connection conductor and the contact conductor, fastened on the connection conductor and the contact conductor.
  • the connection component is glued or soldered to the connection conductor and the contact conductor.
  • connection carrier and / or the component carrier is designed as a printed circuit board, in particular as a printed circuit board (PCB: Printed Circuit Board).
  • PCB printed circuit Board
  • the connection conductor and / or the contact conductor can be designed as a conductor track of the respective printed circuit board.
  • connection component is designed as a surface-mountable zero-ohm resistor.
  • An SMD zero-ohm resistor has an advantageously small resistance and can be equipped like a conventional surface-mountable resistor in the surface mount technique.
  • the zero-ohm resistor preferably corresponds to a connecting conductor in resistance design, which accordingly expediently has a comparatively low electrical resistance.
  • the zero-ohm resistor preferably has an electrical resistance of less than or equal to 100 m ⁇ , particularly preferably less than or equal to 10 m ⁇ .
  • a height difference between a connection region of the connection component with the connection carrier and a further connection region of the connection component with the optoelectronic component in particular a height difference between the connection conductor and the contact conductor, is 0.1 mm or less, particularly preferably 0.01 mm Or less.
  • the connection areas therefore preferably have as far as possible the same distance to the carrier.
  • the placement of the surface-mountable connection component and the mounting of the connection component on the connection conductor and the contact conductor is advantageously facilitated. Furthermore, the risk of excessive tilting of the SMD connection component resulting from a comparatively large difference in height and therefore a more unstable mechanical connection of the SMD connection component to the connection carrier and the optoelectronic component can be reduced.
  • the module has a further surface-mountable connection component, wherein a further connection conductor of the connection carrier is electrically conductively connected to the optoelectronic component by means of this connection component.
  • the further connection component is preferably electrically conductively connected to a further contact conductor of the optoelectronic component.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an optoelectronic module according to the invention on the basis of a schematic plan view of the module in FIG. 1A and a schematic sectional plan view in FIG. 1B and FIG
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a method according to the invention for electrically contacting an optoelectronic component with a connection carrier on the basis of the intermediate steps illustrated in schematic sectional views in FIGS. 2A and 2B.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an optoelectronic module according to the invention on the basis of a schematic plan view of the module in FIG. 1A and a schematic sectional plan view in FIG. 1B.
  • the optoelectronic module 1 has a connection carrier 2, z.
  • a board such as a, in particular printed, printed circuit board, and an optoelectronic component 3.
  • the connection carrier 2 and the optoelectronic component 3 are arranged as discrete module elements on a common main surface 4 of a carrier 5 of the module 1, which carries the connection carrier 2 and the optoelectronic component 3 and in particular mechanically stabilized.
  • a first connection layer 6 is arranged, via which the connection carrier 2 is fastened on the carrier 5.
  • the optoelectronic component 3 is arranged on the carrier by means of a second connection layer 7, which is arranged between the optoelectronic component 3 and the carrier 5
  • 6 or 7 is preferably designed as a solder layer or adhesive layer.
  • the optoelectronic component 3 has a component carrier 8 and a radiation-emitting and / or radiation-receiving semiconductor device 9, for.
  • An optoelectronic semiconductor chip e.g. comprising an LED chip or a laser diode chip.
  • the optoelectronic component may also comprise a plurality of semiconductor chips (not shown), whereby the generation of high radiation power and mixed-color radiation is facilitated.
  • the component carrier 8 of the optoelectronic component 3 has a first contact conductor 10 and a second contact conductor 11, which are electrically conductively connected to the semiconductor component 9.
  • Semiconductor device 9 can this purpose with the contact conductors 10 and 11 z. B. glued or soldered.
  • the component carrier 8 is preferably provided with the contact conductors.
  • the component carrier can be used in particular as a circuit board, for. B. as, preferably printed, circuit board be executed.
  • the optoelectronic component is then used as a module Component, in particular as an LED module or laser module, formed.
  • connection carrier 2 has a first electrical connection conductor 12 and a second electrical connection conductor 13.
  • the contact conductors 10 and 11 and the connecting conductors 12 and 13 are preferably designed as conductor tracks.
  • connection carrier has an electrical ballast 14, which is preferably electrically conductively connected to the first connection conductor 12 and / or the second connection conductor 13.
  • the electric ballast 14 may be integrated in the connection carrier 2 or mounted as a separate, preferably surface-mountable component on the connection carrier.
  • connection carrier 2 also has a recess 15, which preferably extends from the side of the connection carrier facing away from the carrier 5 up to the carrier and completely penetrates the connection carrier and preferably also the first connection layer 6.
  • the optoelectronic component 3 is inserted into the recess in such a way that the optoelectronic component, continuous, in particular laterally encircling, is spaced from the connection carrier and preferably the first connection layer 6.
  • the second connection layer 7 is furthermore preferably at a distance from the first connection layer 6.
  • the component carrier 8 and the connection carrier 2 are therefore one, the component preferably laterally encircling, free space 16 is formed.
  • the distance between the Optoelectronic component 8 and the connection carrier 2 is preferably selected to be so large that a mechanical contact between the optoelectronic component 3 and the connection carrier 2 during operation of the module 1 due to the optionally different thermal expansions of the connection carrier and the component is avoided.
  • the distance between the optoelectronic component and the connection carrier is for this purpose preferably greater than or equal to 0.5 mm.
  • the optoelectronic component 3 is electrically conductively connected to the connection carrier via a first SMD connection component 17 and a second SMD connection component 18.
  • the connection components 17 and 18 are mounted on the component and the connection carrier, each extending over the space 16 and bridge it.
  • the first SMD terminal component 17 is in this case electrically conductively connected to the first contact conductor 10 and the first connection conductor 12 and the second SMD connection component is electrically conductively connected to the second connection conductor 13 and the second contact conductor 11.
  • the first and / or the second connection component 17, 18 designed as a zero-ohm resistor.
  • This preferably has an electrical resistance of 100 m ⁇ or less, more preferably a resistance of 10 m ⁇ or less.
  • the first and the second SMD connection component are arranged on the side facing away from the carrier 5 of the connection carrier 2 and the component carrier 8.
  • the first SMD terminal component 17 is disposed on a contact region 19 of the first contact conductor 10 and a connection region 20 of the first connection conductor 12 on the the carrier 5 facing away from the device carrier 8 and the connection carrier 2 is placed.
  • Component contacts 21 and 22 of the first connection component are in the contact region 19 or the connection region 20, in particular directly and preferably directly, electrically connected to the first connection conductor 12 and the first contact conductor 10.
  • the first SMD connection component 17 is glued to the first connection conductor 12 and the first contact conductor 13 for this purpose, or is soldered with particular advantage with regard to high mechanical stability.
  • the second SMD connection component 18 is preferably connected by means of its component contacts 23, 24 to the second contact conductor 11 in a contact region 26 and the second connection conductor 14 in a connection region 25 in an electrically conductive manner.
  • module elements - the component 3 and the connection support 2 - can be positioned precisely in the module and also mechanically stable electrically conductively connected in surface mounting technology by means of a "pick and place” method via the SMD connection components 17, 18.
  • the operation of the optoelectronic component 3 of the module 1 can be electrically controlled by means of the electrical ballast 14, which is electrically conductively connected to the semiconductor component 9 via the connection conductors 12, 13, the SMD connection components 17, 18 and the contact conductors 10, 11.
  • the electrical ballast is designed as a HF ECG, eg as a transformer.
  • the carrier 5 is preferably used as a heat sink, for. B. of copper, aluminum or an alloy formed so that in operation of the module 1 resulting heat from the optoelectronic component 3 and the ballast 14 can be reliably derived from the module.
  • connecting layers 6 and 7 solder layers are particularly suitable due to the generally higher thermal conductivity compared with an adhesive layer.
  • the carrier 5 can still be mounted on an external heat sink (not shown) for further heat dissipation.
  • the semiconductor component 9 can be used, for example, as a pre-coated semiconductor component, ie. H. a component which has a semiconductor chip already protected by a housing body on the component carrier 8 prior to mounting.
  • a semiconductor component can also be mounted as a non-pre-packaged semiconductor chip, preferably directly, on the component carrier ("chip-on-board") and optionally subsequently embedded in a protective casing which contains, for example, a silicone-containing molding compound.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a method according to the invention for electrically contacting an optoelectronic component with a connection conductor of a connection carrier on the basis of intermediate steps shown in schematic sectional views in FIGS. 2A and 2B.
  • FIG. 2 shows the electrical contacting of the optoelectronic component with the connecting conductor for a module 1 according to FIG.
  • a connection carrier 2 which is arranged on a carrier 5 and has a recess 15, is provided.
  • the placement device is appropriately precisely positioned with the component and then lowered accordingly raised, wherein the optoelectronic device remains in the recess.
  • the optoelectronic component 3 is inserted into the recess in such a way that the contact conductors 10, 11 of the component can be electrically conductively connected to the connection conductors 12, 13 of the connection carrier 2 by means of surface mountable connection components of a predetermined design.
  • the electrically conductive connection preferably takes place in predetermined connection regions of the component and of the connection carrier (compare the contact regions 19 and 26 and the connection regions 20 and 25 from FIG. 1A).
  • the optoelectronic component 3 is inserted into the recess 15 such that a free space 16 is formed between the connection carrier 2 and the optoelectronic component 3.
  • the patch on the support 5 optoelectronic device 3 is connected by means of a connecting layer 7, z.
  • a connecting layer 7, z As a solder or adhesive layer, mounted on the carrier 5.
  • the optoelectronic component 3 by means of Connecting layer 7 fixed in position relative to the connection carrier 2.
  • a first surface-mountable connection component 17 and a second surface-mountable connection component 18 are connected to the connection carrier and the component, in particular the connection conductors 12, 13 and the contact conductor 10 assigned to the respective connection conductor, by means of a placement machine, in particular a pick and place automaton. 11, mounted and electrically conductively connected thereto, Figure 2B
  • a placement machine in particular a pick and place automaton. 11, mounted and electrically conductively connected thereto, Figure 2B
  • the same insertion machine is used as in the assembly with the component.
  • the placement machine can a plurality of
  • connection components can advantageously be placed simultaneously on the connection conductors or the contact conductors. Alternatively, by means of a single
  • Assembly device 27 first the first connection component 17 and then the second connection component 18 are placed.
  • connection conductors and the contact conductors associated therewith which are to be electrically conductively connected to one another by means of the respective connection component, is 100 ⁇ m or less, particularly preferably 10 ⁇ m or less. Reliable planar surface mounting of the connection components on the connection carrier and the component carrier without excessive tilting of the connection component is thus facilitated.
  • the invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Modul (1) mit einem Anschlussträger (2), der einen elektrischen Anschlussleiter (12,13) aufweist, und einem optoelektronischen Bauelement (3) angegeben, wobei das optoelektronische Bauelement mit dem Anschlussträger mittels eines oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils (17,18) elektrisch leitend verbunden ist. Ferner wird ein Verfahren zur Kontaktierung eines optoelektronischen Bauelements mit einem Anschlussleiter eines Anschlussträgers über ein oberflächenmontierbares Anschlussbauteil angegeben.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Modul
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul sowie ein Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden eines Bauelements mit einem Anschlussträger.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Modul anzugeben, das vereinfacht variabel ausgestaltbar und vereinfacht herstellbar ist. Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem ein Bauelement vereinfacht mit einem Anschlussträger elektrisch leitend verbunden werden kann, wobei das Verfahren insbesondere die Herstellung eines Moduls erleichtern soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Modul bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßes Modul ist als optoelektronisches Modul ausgeführt und umfasst einen Anschlussträger, der einen elektrischen Anschlussleiter aufweist, und ein optoelektronisches Bauelement, wobei das optoelektronische Bauelement mit dem Anschlussträger, insbesondere direkt, mittels eines oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils elektrisch leitend verbunden ist. Zweckmäßigerweise ist das optoelektronische Bauelement mit dem Anschlussleiter des Anschlussträgers, insbesondere direkt über das Anschlussbauteil elektrisch leitend verbunden. Das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil bildet bevorzugt eine, insbesondere direkte elektrische Schnittstelle zwischen dem Anschlussträger und dem optoelektronischen Bauelement.
Die elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements mit dem Anschlussträger kann mittels des oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils (SMD: Surface Mountable Device) auf besonders einfache und kostengünstige Weise mit einer gleichzeitig hohen Stabilität der elektrisch leitenden Verbindung und der mechanischen Befestigung gegenüber mechanischen Belastungen erfolgen.
Eine Drahtbond-Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements mit dem Anschlussleiter ist wegen der geringen Dicke des Bonddrahts, die in der Regel wenige 100 μm beträgt, weniger stabil gegenüber mechanischen Belastungen als ein vergleichsweise massives oberflächenmontierbares Bauteil, das als Anschlussbauteil dient. Ferner ist ein Drahtbond-Automat ebenso wie ein Bügellöt-Automat vergleichsweise kostenintensiv. Derartige Automaten müssen in der Regel eigens für die elektrische Kontaktierung angeschafft werden. Eine elektrisch leitende Anbindung des optoelektronischen Bauelements an den Anschlussträger mittels einer Büge11öt- Kontaktierung ist ebenso wie eine Drahtbond-Kontaktierung mechanisch vergleichsweise instabil.
Ein oberflächenmontierbares Anschlussbauteil kann mittels der Oberflächenmontagetechnik (SMT: Surface Mounting Technology) auf einfache Weise genau an einer vorgegebenen Position relativ zum Anschlussleiter und zum optoelektronischen Bauelement angeordnet und insbesondere elektrisch leitend mit diesen verbunden werden. Als Bestückungsautomat zur Bestückung des Moduls mit dem SMD-Anschlussbauteil ist ein „Pick and Place"-Automat besonders geeignet. Da auch für die Positionierung des optoelektronischen Bauelements im Modul bevorzugt ein „Pick and Place"-Automat eingesetzt wird, kann mit Vorteil sowohl für die Bestückung des Moduls mit dem optoelektronischen Bauelement als auch für die Bestückung des Moduls mit dem Anschlussbauteil für das optoelektronische Bauelement die gleiche Bestückungstechnik, insbesondere der gleiche Bestückungsautomat eingesetzt werden. Auf die Anschaffung von lediglich der Kontaktierung dienenden Fertigungsmaschinen, z.B. die schon erwähnten Drahtbondungs- oder Bügellot-Automaten, kann in der Folge verzichtet werden. Hierdurch werden die Herstellungskosten des Moduls vorteilhaft gering gehalten.
Das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil ist bevorzugt zur, insbesondere direkten elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements mit dem Anschlussträger ausgebildet. Besonders bevorzugt dient das Anschlussbauteil der Zuführung elektrischer Leistung zum optoelektronischen Bauelement. Das optoelektronische Bauelement kann insbesondere mittels des Anschlussbauteils elektrisch versorgt werden.
Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem optoelektronischen Bauelement und dem Anschlussträger kann beispielsweise mittels Verlötung oder Verklebung des oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils mit dem Anschlussleiter des Anschlussträgers einerseits und dem optoelektronischen Bauelement andererseits erfolgen. Bevorzugt ist das SMD-Anschlussbauteil direkt, d.h. ohne ein weiteres zwischengeschaltetes, beispielsweise elektronisches Element mit dem Anschlussträger, insbesondere dessen Anschlussleiter, einerseits und dem optoelektronischen Bauelement andererseits elektrisch leitend verbunden.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines optoelektronischen Bauelements mit einem Anschlussträger, der einen elektrischen Anschlussleiter aufweist, wird zunächst das optoelektronische Bauelement an einer vorgegebenen Position bezüglich des Anschlussträgers derart angeordnet, dass der Anschlussleiter mittels eines oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils einer vorgegebenen Bauform elektrisch leitend mit dem optoelektronischen Bauelement verbindbar ist. Nachfolgend wird das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil auf dem optoelektronischen Bauelement und dem Anschlussträger, insbesondere auf dem Anschlussleiter des Anschlussträgers, angeordnet und der Anschlussleiter wird mit dem optoelektronischen Bauelement mittels des oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils elektrisch leitend verbunden .
In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt das Anordnen des optoelektronischen Bauelements mittels eines „Pick and Place"-Verfahrens . Alternativ oder zusätzlich kann das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil mittels eines "Pick and Place"-Verfahrens angeordnet werden. Im letzteren Falle kann mit besonderem Vorteil für das Bauelement und das Anschlussbauteil der gleiche Bestückungsautomat eingesetzt werden. Besonders bevorzugt erfolgt die elektrisch leitende Verbindung des Anschlussbauteils mit dem optoelektronischen Bauelement und/oder mit dem Anschlussleiter des Anschlussträgers ebenfalls im „Pick and Place"-Verfahren . Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls eingesetzt. Weiter oben und im Folgenden für das Modul beschriebene Merkmale können demnach auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Ein „Pick and Place"-Verfahren erleichtert die Anordnung des jeweiligen Elements des Moduls an einer vorgegebenen Position mit hoher Genauigkeit und insbesondere eine mechanisch stabile Befestigung des jeweiligen Elements in einem Modul sowie die elektrische Anbindung des jeweiligen Elements an ein weiteres Modulelement.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil mit dem Anschlussleiter und dem optoelektronischen Bauelement mittels einer Klebe- oder einer Lötverbindung elektrisch leitend verbunden. Ein für die Klebeverbindung eingesetzter Haftvermittler ist hierzu, etwa mittels zugesetzter leitfähiger Partikel, zweckmäßigerweise elektrisch leitfähig ausgeführt. Eine Lötverbindung zeichnet sich durch eine besonders hohe Stabilität gegenüber mechanischer Belastung aus .
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das optoelektronische Bauelement und der Anschlussträger als diskrete Elemente des Moduls ausgeführt. Das optoelektronische Bauelement und der Anschlussträger können so vereinfacht auf unterschiedliche Funktionen hin abgestimmt und getrennt voneinander vorgefertigt werden. Weiterhin sind aufgrund der vergleichsweise freien Kombinierbarkeit verschiedener Anschlussträger mit verschiedenen optoelektronischen Bauelementen die Freiheitsgrade bei der Ausbildung eines Moduls erhöht.
Der Anschlussträger kann beispielsweise zur elektrischen Ansteuerung des Moduls, etwa zur Steuerung der dem Bauelement zugeführten elektrischen Leistung, ausgebildet sein. Insbesondere kann das optoelektronische Bauelement mittels des Anschlussträgers angesteuert werden. Hierzu weist der Anschlussträger bevorzugt ein elektrisches Vorschaltgerät (EVG) auf, das mit dem optoelektronischen Bauelement, insbesondere mittels des SMD-Anschlussbauteils, elektrisch leitend verbunden ist. Das elektrische Vorschaltgerät ist bevorzugt als Hochfrequenz-Vorschaltgerät (HF-EVG) ausgeführt. Als Vorschaltgerät ist beispielsweise ein Transformator geeignet. Das Vorschaltgerät kann als separates Element auf dem Anschlussträger montiert und vorzugsweise elektrisch kontaktiert sein oder bereits in den Anschlussträger integriert sein.
Besonders bevorzugt ist das Vorschaltgerät im Falle einer Montage auf dem Anschlussträger als SMD-Vorschaltgerät ausgeführt, sodass das Vorschaltgerät ebenso wie das Anschlussbauteil und das optoelektronische Bauelement in der Oberflächenmontagetechnik im Modul montiert werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das optoelektronische Bauelement und der Anschlussträger auf einem gemeinsamen Träger angeordnet und vorzugsweise auf diesem Träger befestigt. Hierdurch wird mit Vorteil eine kompakte Ausbildung des Moduls gegenüber einer Ausführung mit zwei separaten Trägern - einem für den Anschlussträger und einem weiteren für das Bauelement - erleichtert und die Gesamtstabilität des Moduls erhöht. Der Träger ist vorzugsweise durchgehend und insbesondere einstuckig ausgeführt .
Bevorzugt ist der Trager als Warmesenke ausgeführt. Im Betrieb des Moduls wird oftmals eine maßgebliche Wärmemenge erzeugt. Über den Warmesenkentrager kann die am Anschlusstrager und dem optoelektronischen Bauelement anfallende Verlustwarme zuverlässig aus dem Modul abgeleitet werden. Die Gefahr einer thermisch verursachten Schädigung des Moduls wird hierdurch mit Vorteil verringert. Zweckmaßigerweise sind der Anschlusstrager und/oder das optoelektronische Bauelement thermisch gut leitend mit dem Trager verbunden. Die Abfuhr der Verlustwarme wird so erleichtert. Zur thermischen Anbindung besonders geeignet ist eine Klebe- oder Lotverbindung. Eine Lotverbindung ist wegen der im Vergleich zu einer Klebeverbindung in der Regel höheren thermischen Leitfähigkeit besonders geeignet. Die Warmesenke enthalt bevorzugt ein Material hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. ein Metall, wie Aluminium oder Kupfer, oder eine Legierung.
Insbesondere in einer Beleuchtungsvorrichtung, z. B. in einem Scheinwerfer, oder in einer Anzeigevorrichtung, z. B. einem Projektionsgerät, mit dem Modul als Strahlungsquelle, treten aufgrund der in der Regel erforderlichen hohen Strahlungsleistungen, die mittels des Moduls zu erzeugen sind, besonders hohe Verlustwarmemengen auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das optoelektronische Bauelement einen optoelektronischen Halbleiterchip, der zur Strahlungserzeugung und/oder zum Strahlungsempfang geeignet ist, auf. Besonders bevorzugt weist das Modul eine Mehrzahl von Halbleiterchips auf. Mit einem Strahlungserzeugenden Modul mit einer Mehrzahl von Halbleiterchips kann vereinfacht eine hohe Strahlungsleistung erzeugt werden. Weiterhin wird das Erzeugen von mischfarbiger Strahlung mittels einer Mehrzahl von Halbleiterchips, die Strahlung verschiedener Wellenlängen, bevorzugt sichtbare und besonders bevorzugt verschiedenfarbige Strahlung erzeugen, erleichtert. Durch geeignete Mischung der von den verschiedenen Halbleiterchips erzeugten Strahlungen kann das Modul Licht verschiedener Farben erzeugen. Die erzeugbaren Farben sind durch das Innere des von den einzelnen Farborten (x und y) des im Bauelement, insbesondere den Halbleiterchips erzeugbaren sichtbaren Lichts im CIE-Diagramm abgesteckten Gebiets bestimmt.
Für ein Strahlungserzeugendes Modul ist der Halbleiterchip bzw. sind die Halbleiterchips zweckmäßigerweise als LED- Chip (s) oder Laserdiodenchip (s) ausgeführt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das optoelektronische Bauelement in eine Aussparung des Anschlussträgers eingesetzt. Die Aussparung durchdringt den Anschlussträger bevorzugt vollständig. Eine gute thermische Anbindung des Bauelements an den gemeinsamen Träger wird so erleichtert, da die im Bauelement anfallende Wärme nicht über den Anschlussträger zum Träger abgeleitet wird.
Das Bauelement ist bevorzugt, insbesondere durchgehend, vom Anschlussträger beabstandet. Zwischen dem optoelektronischen Bauelement und dem Anschlussträger ist bevorzugt ein Freiraum ausgebildet. Der Freiraum kann das Bauelement lateral umlaufen. Im Betrieb des Moduls können sich der Anschlussträger und das optoelektronische Bauelement thermisch bedingt ausdehnen. Mittels einer beabstandeten Anordnung des optoelektronischen Bauelements vom Anschlussträger kann ein mechanischer Kontakt zwischen dem Bauelement und dem Anschlussträger aufgrund der thermischen Ausdehnung vereinfacht verhindert werden. Die Gefahr einer Schädigung des Moduls, z. B. eines Ablösens des Anschlussträgers und/oder des Bauelements vom Träger, die beim mechanischen Kontakt zwischen dem Bauelement und dem Anschlussträger mit erhöhter Wahrscheinlichkeit auftreten könnte, kann so vermindert werden.
Das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil erstreckt sich bevorzugt über den Freiraum. Trotz einer beabstandeten Anordnung des optoelektronischen Bauelements und des Anschlussträgers kann über das Anschlussbauteil eine den Freiraum überbrückende elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Anschlussträger und dem Bauelement erzielt werden, die auch bei thermischer Belastung eine hohe mechanische Stabilität aufweist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das optoelektronische Bauelement einen Bauelementträger auf, auf dem ein Strahlungsemittierendes und/oder
Strahlungsempfangendes Element des Bauelements, z. B. ein Halbleiterchip, befestigt ist. Das Strahlungsemittierende und/oder Strahlungsempfangende Element ist bevorzugt elektrisch leitend mit einem Kontaktleiter des
Bauelementträgers verbunden. Das optoelektronische Bauelement ist demnach insbesondere als Modul ausgeführt. Bevorzugt ist das Bauelement als LED-Modul mit einem LED-Chip als Strahlungsquelle oder als Laser-Modul mit einem Laserchip als Strahlungsquelle ausgeführt. Gegebenenfalls kann ein Bauelement-Modul auch mit einem LED-Chip und einem Laserdiodenchip ausgeführt sein. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Anschlussbauteil auf dem Anschlussträger, insbesondere dem Anschlussleiter, und dem optoelektronischen Bauelement, insbesondere dem Bauelementträger, angeordnet. Das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil ist bevorzugt mit dem Anschlussleiter des Anschlussträgers und dem Kontaktleiter des Bauelementträgers, insbesondere direkt, elektrisch leitend verbunden. Das Anschlussbauteil ist hierzu bevorzugt auf den Anschlussleiter und den Kontaktleiter aufgesetzt, auf dem Anschlussleiter und dem Kontaktleiter befestigt. Bevorzugt ist das Anschlussbauteil mit dem Anschlussleiter und dem Kontaktleiter verklebt oder verlötet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Anschlussträger und/oder der Bauelementträger als Leiterplatte, insbesondere als gedruckte Leiterplatte (PCB: Printed Circuit Board) ausgeführt. Der Anschlussleiter und/oder der Kontaktleiter kann als Leiterbahn der jeweiligen Leiterplatte ausgeführt sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Anschlussbauteil als oberflächenmontierbarer Null-Ohm- Widerstand ausgeführt. Ein SMD-Null-Ohm-Widerstand weist einen vorteilhaft kleinen Widerstand auf und ist wie ein herkömmlicher oberflächenmontierbarer Widerstand in der Oberflächenmontagetechnik bestückbar. Der Null-Ohm-Widerstand entspricht bevorzugt einem Verbindungsleiter in Widerstandsbauform, der dementsprechend zweckmäßigerweise einen vergleichsweise geringen elektrischen Widerstand aufweist. Bevorzugt weist der Null-Ohm-Widerstand einen elektrischen Widerstand von kleiner oder gleich 100 mΩ, besonders bevorzugt von kleiner oder gleich 10 mΩ, auf. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung beträgt ein Höhenunterschied zwischen einem Verbindungsbereich des Anschlussbauteils mit dem Anschlussträger und einem weiteren Verbindungsbereich des Anschlussbauteils mit dem optoelektronischen Bauelement, insbesondere ein Höhenunterschied zwischen dem Anschlussleiter und dem Kontaktleiter, 0,1 mm oder weniger, besonders bevorzugt 0,01 mm oder weniger. Die Verbindungsbereiche weisen demnach bevorzugt möglichst den gleichen Abstand zum Träger auf. Das Aufsetzen des oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils und die Montage des Anschlussbauteils auf den Anschlussleiter und den Kontaktleiter wird so vorteilhaft erleichtert. Ferner kann die Gefahr einer aus einem vergleichsweise großen Höhenunterschied resultierenden übermäßigen Verkippung des SMD-Anschlussbauteils und daher einer instabileren mechanischen Anbindung des SMD-Anschlussbauteils an den Anschlussträger und das optoelektronische Bauelement verringert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Modul ein weiteres oberflächenmontierbares Anschlussbauteil auf, wobei ein weiterer Anschlussleiter des Anschlussträgers mittels dieses Anschlussbauteils mit dem optoelektronischen Bauelement elektrisch leitend verbunden ist. Das weitere Anschlussbauteil ist vorzugsweise mit einem weiteren Kontaktleiter des optoelektronischen Bauelements elektrisch leitend verbunden. Die elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements des Moduls mit dem Anschlussträger kann somit, insbesondere ausschließlich, mittels oberflächenmontierbarer Anschlussbauteile erfolgen, wodurch die Gesamtstabilität des Moduls erhöht und die Herstellungskosten gemindert werden. Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls anhand einer schematischen Aufsicht auf das Modul in Figur IA und einer schematischen Schnittaufsicht in Figur IB und
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur elektrischen Kontaktierung eines optoelektronischen Bauelements mit einem Anschlussträger anhand der in den Figuren 2A und 2B in schematischen Schnittaufsichten dargestellten Zwischenschritte.
Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Moduls anhand einer schematischen Aufsicht auf das Modul in Figur IA und einer schematischen Schnittaufsicht in Figur IB.
Das optoelektronische Modul 1 weist einen Anschlussträger 2, z. B. eine Platine, wie eine, insbesondere gedruckte, Leiterplatte, und ein optoelektronisches Bauelement 3 auf. Der Anschlussträger 2 und das optoelektronische Bauelement 3 sind als diskrete Modulelemente auf einer gemeinsamen Hauptfläche 4 eines Trägers 5 des Moduls 1 angeordnet, der den Anschlussträger 2 und das optoelektronische Bauelement 3 trägt und insbesondere mechanisch stabilisiert. Zwischen dem Anschlussträger 2 und dem Träger 5 ist eine erste Verbindungsschicht 6 angeordnet, über die der Anschlussträger 2 auf dem Träger 5 befestigt ist. Das optoelektronische Bauelement 3 ist mittels einer zweiten Verbindungsschicht 7, die zwischen dem optoelektronischen Bauelement 3 und dem Träger 5 angeordnet ist, auf dem Träger
5 befestigt. Die erste und/oder die zweite Verbindungsschicht
6 bzw. 7 ist bevorzugt als Lotschicht oder Klebeschicht ausgeführt .
Das optoelektronische Bauelement 3 weist einen Bauelementträger 8 und ein Strahlungsemittierendes und/oder Strahlungsempfangendes Halbleiterbauelement 9, z. B. einen optoelektronischen Halbleiterchip z.B. einen LED-Chip oder einen Laserdiodenchip umfassend, auf. Gegebenfalls kann das optoelektronische Bauelement auch eine Mehrzahl von Halbleiterchips umfassen (nicht dargestellt) , wodurch die Erzeugung hoher Strahlungsleistung sowie mischfarbiger Strahlung erleichtert wird.
Ferner weist der Bauelementträger 8 des optoelektronischen Bauelements 3 einen ersten Kontaktleiter 10 und einen zweiten Kontaktleiter 11 auf, die elektrisch leitend mit dem Halbleiterbauelement 9 verbunden sind. Das
Halbleiterbauelement 9 kann hierzu mit den Kontaktleitern 10 und 11 z. B. verklebt oder verlötet sein. Der Bauelementträger 8 ist vorzugsweise mit den Kontaktleitern versehen .
Der Bauelementträger kann insbesondere als Platine, z. B. als, vorzugsweise gedruckte, Leiterplatte ausgeführt sein. Das optoelektronische Bauelement ist dann als Modul- Bauelement, insbesondere als LED-Modul oder Laser-Modul, ausgebildet .
Der Anschlussträger 2 weist einen ersten elektrischen Anschlussleiter 12 und einen zweiten elektrischen Anschlussleiter 13 auf. Die Kontaktleiter 10 und 11 bzw. die Anschlussleiter 12 und 13 sind bevorzugt als Leiterbahnen ausgeführt .
Weiterhin weist der Anschlussträger ein elektrisches Vorschaltgerät 14 auf, das bevorzugt mit dem ersten Anschlussleiter 12 und/oder dem zweiten Anschlussleiter 13 elektrisch leitend verbunden ist. Das elektrische Vorschaltgerät 14 kann in dem Anschlussträger 2 integriert oder als separates, vorzugsweise oberflächenmontierbares Bauelement auf dem Anschlussträger montiert sein.
Der Anschlussträger 2 weist ferner eine Aussparung 15 auf, die sich bevorzugt von der dem Träger 5 abgewandten Seite des Anschlussträgers bis auf den Träger erstreckt und den Anschlussträger sowie vorzugsweise auch die erste Verbindungsschicht 6 vollständig durchdringt. Das optoelektronische Bauelement 3 ist derart in die Aussparung eingesetzt, dass das optoelektronische Bauelement, durchgehend, insbesondere lateral umlaufend, von dem Anschlussträger und vorzugsweise der ersten Verbindungsschicht 6 beabstandet ist. Die zweite Verbindungsschicht 7 ist ferner bevorzugt durchgehend von der ersten Verbindungsschicht 6 beabstandet.
Zwischen dem Bauelementträger 8 und dem Anschlussträger 2 ist demnach ein, das Bauelement bevorzugt lateral umlaufender, Freiraum 16 ausgebildet. Der Abstand zwischen dem optoelektronischen Bauelement 8 und dem Anschlussträger 2 ist bevorzugt derart groß gewählt, dass ein mechanischer Kontakt zwischen dem optoelektronischen Bauelement 3 und dem Anschlussträger 2 im Betrieb des Moduls 1 aufgrund der gegebenenfalls unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen des Anschlussträgers und des Bauelements vermieden wird. Der Abstand zwischen dem optoelektronischen Bauelement und dem Anschlussträger ist hierzu bevorzugt größer oder gleich 0,5 mm.
Das optoelektronische Bauelement 3 ist mit dem Anschlussträger über ein erstes SMD-Anschlussbauteil 17 und ein zweites SMD-Anschlussbauteil 18 elektrisch leitend verbunden. Die Anschlussbauteile 17 und 18 sind auf das Bauelement und den Anschlussträger aufgesetzt, erstrecken sich dabei jeweils über den Freiraum 16 und überbrücken diesen. Das erste SMD-Anschlussbauteil 17 ist hierbei mit dem ersten Kontaktleiter 10 und dem ersten Anschlussleiter 12 elektrisch leitend verbunden und das zweite SMD- Anschlussbauteil ist mit dem zweiten Anschlussleiter 13 und dem zweiten Kontaktleiter 11 elektrisch leitend verbunden.
Bevorzugt ist das erste und/oder das zweite Anschlussbauteil 17, 18 als Null-Ohm-Widerstand ausgeführt. Dieser weist bevorzugt einen elektrischen Widerstand von 100 mΩ oder weniger, besonders bevorzugt einen Widerstand von 10 mΩ oder weniger auf. Das erste und das zweite SMD-Anschlussbauteil sind auf der dem Träger 5 abgewandten Seite des Anschlussträgers 2 und des Bauelementträgers 8 angeordnet.
Das erste SMD-Anschlussbauteil 17 ist auf einen Kontaktbereich 19 des ersten Kontaktleiters 10 und einen Anschlussbereich 20 des ersten Anschlussleiters 12 auf der dem Trager 5 abgewandten Seite des Bauelementtragers 8 und des Anschlusstragers 2 aufgesetzt. Bauteilkontakte 21 und 22 des ersten Anschlussbauteils sind im Kontaktbereich 19 bzw. dem Anschlussbereich 20, insbesondere direkt und vorzugsweise unmittelbar, elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussleiter 12 bzw. dem ersten Kontaktleiter 10 verbunden. Beispielsweise ist das erste SMD-Anschlussbauteil 17 hierzu mit dem ersten Anschlussleiter 12 und dem ersten Kontaktleiter 13 verklebt oder mit besonderem Vorteil hinsichtlich hoher mechanischer Stabilität verlotet. Entsprechend ist bevorzugt das zweite SMD-Anschlussbauteil 18 mittels seinen Bauteilkontakten 23, 24 mit dem zweiten Kontaktleiter 11 in einem Kontaktbereich 26 und dem zweiten Anschlussleiter 14 in einem Anschlussbereich 25 elektrisch leitend verbunden.
Über die Oberflachenmontagetechnik können separate Modulelemente - das Bauelement 3 und der Anschlusstrager 2 - genau im Modul positioniert und ebenfalls in Oberflachenmontagetechnik mittels eines „Pick and Place"- Verfahrens über die SMD-Anschlussbauteile 17,18 mechanisch stabil elektrisch leitend verbunden werden.
Mittels des elektrischen Vorschaltgerats 14, das über die Anschlussleiter 12, 13, die SMD-Anschlussbauteile 17, 18 und die Kontaktleiter 10, 11 elektrisch leitend mit dem Halbleiterbauelement 9 verbunden ist, kann der Betrieb des optoelektronischen Bauelements 3 des Moduls 1 elektrisch gesteuert werden. Beispielsweise ist das elektrische Vorschaltgerat als HF-EVG, z.B. als Transformator, ausgeführt . Der Träger 5 ist bevorzugt als Wärmesenke, z. B. aus Kupfer, Aluminium oder einer Legierung, ausgebildet, sodass im Betrieb des Moduls 1 anfallende Wärme vom optoelektronischen Bauelement 3 bzw. dem Vorschaltgerät 14 zuverlässig aus dem Modul abgeleitet werden kann. Als Verbindungsschichten 6 bzw. 7 sind aufgrund der verglichen mit einer Klebeschicht in der Regel höheren Wärmeleitfähigkeit Lotschichten besonders geeignet. Auf der dem Anschlussträger 2 abgewandten Seite kann der Träger 5 noch auf einem externen Kühlkörper (nicht dargestellt) zur weitergehenden Wärmeabfuhr befestigt sein.
Das Halbleiterbauelement 9 kann beispielsweise als vorgehäustes Halbleiterbauelement, d. h. ein Bauelement, das einen bereits vor der Montage auf dem Bauelementträger 8 von einem Gehäusekörper geschützten Halbleiterchip aufweist, ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Halbleiterbauelement auch als nicht vorgehäuster Halbleiterchip, vorzugsweise direkt, auf dem Bauelementträger montiert sein („Chip-on-board") und gegebenenfalls nachfolgend in eine schützende Umhüllung, die z.B. eine silikonhaltige Formmasse enthält, eingebettet werden.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur elektrischen Kontaktierung eines optoelektronischen Bauelements mit einem Anschlussleiter eines Anschlussträgers anhand von in den Figuren 2A und 2B in schematischen Schnittaufsichten dargestellten Zwischenschritten .
In Figur 2 ist die elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements mit dem Anschlussleiter für ein Modul 1 gemäß Figur 1 gezeigt. Zunächst wird ein Anschlussträger 2, der auf einem Träger 5 angeordnet ist und eine Aussparung 15 aufweist, bereitgestellt. In die Aussparung 15 wird nachfolgend ein von einer Bestückungsvorrichtung 27 eines Bestückungsautomaten, insbesondere eines „Pick and Place"-Bestückungsautomaten, gehaltenes optoelektronisches Bauelement 3 eingesetzt. Hierzu wird die Bestückungsvorrichtung mit dem Bauelement geeignet genau positioniert und daraufhin entsprechend abgesenkt. Nachfolgend wird die Bestückungsvorrichtung wieder angehoben, wobei das optoelektronische Bauelement in der Aussparung verbleibt .
Das optoelektronische Bauelement 3 wird dabei derart in die Aussparung eingesetzt, dass die Kontaktleiter 10, 11 des Bauelements mittels oberflächenmontierbarer Anschlussbauteile einer vorgegebenen Bauform mit den Anschlussleitern 12, 13 des Anschlussträgers 2 elektrisch leitend verbindbar sind.
Die elektrisch leitende Verbindung erfolgt bevorzugt in vorgegebenen Verbindungsbereichen des Bauelements und des Anschlussträgers (vergleiche die Kontaktbereiche 19 und 26 und die Anschlussbereiche 20 und 25 aus Figur IA) .
Vorzugsweise wird das optoelektronische Bauelement 3 derart in die Aussparung 15 eingesetzt, dass ein Freiraum 16 zwischen dem Anschlussträger 2 und dem optoelektronischen Bauelement 3 gebildet ist.
Das auf den Träger 5 aufgesetzte optoelektronische Bauelement 3 wird mittels einer Verbindungsschicht 7, z. B. einer Lotoder Klebeschicht, auf dem Träger 5 befestigt. Bevorzugt wird das optoelektronische Bauelement 3 mittels der Verbindungsschicht 7 lagestabil relativ zum Anschlussträger 2 befestigt .
Daraufhin werden ein erstes oberflächenmontierbares Anschlussbauteil 17 und ein zweites oberflächenmontierbares Anschlussbauteil 18 mittels eines Bestückungsautomaten, insbesondere eines „Pick and Place"-Automaten, auf den Anschlussträger und das Bauelement, insbesondere die Anschlussleiter 12, 13 und den dem jeweiligen Anschlussleiter zugeordneten Kontaktleiter 10 bzw. 11, aufgesetzt und elektrisch leitend mit diesen verbunden, Figur 2B. Bevorzugt kommt der gleiche Bestückungsautomat wie bei der Bestückung mit dem Bauelement zum Einsatz.
Der Bestückungsautomat kann eine Mehrzahl von
Bestückungsvorrichtungen 27 aufweisen. In diesem Fall können die Anschlussbauteile mit Vorteil gleichzeitig auf die Anschlussleiter bzw. die Kontaktleiter aufgesetzt werden. Alternativ kann mittels einer einzelnen
Bestückungsvorrichtung 27 zunächst das erste Anschlussbauteil 17 und dann das zweite Anschlussbauteil 18 aufgesetzt werden.
Vom Träger 5 aus gesehen, beträgt ein Höhenunterschied zwischen den Anschlussleitern und den diesen zugeordneten Kontaktleitern, die mittels des jeweiligen Anschlussbauteils elektrisch leitend miteinander zu verbinden sind, 100 μm oder weniger, besonders bevorzugt 10 μm oder weniger. Eine zuverlässige ebene Oberflächenmontage der Anschlussbauteile auf dem Anschlussträger und dem Bauelementträger ohne eine übermäßige Verkippung des Anschlussbauteils wird so erleichtert . Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichen
1 optoelektronisches Modul
2 Anschlussträger
3 optoelektronisches Bauelement
4 Hauptfläche
5 Träger
6 erste Verbindungsschicht
7 zweite Verbindungsschicht
8 Bauelementträger
9 Halbleiterbauelement
10 erster Kontaktleiter
11 zweiter Kontaktleiter
12 erster Anschlussleiter
13 zweiter Anschlussleiter
14 elektrisches Vorschaltgerät
15 Aussparung
16 Freiraum
17 erstes oberflächenmontierbares Anschlussbauteil
18 zweites oberflächenmontierbares Anschlussbauteil
19 Kontaktbereich
20 Anschlussbereich
21 Bauteilkontakt
22 Bauteilkontakt
23 Bauteilkontakt
24 Bauteilkontakt
25 Anschlussbereich
26 Kontaktbereich
27 Bestückungsvorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Modul (1) mit einem Anschlussträger (2), der einen elektrischen Anschlussleiter (12,13) aufweist, und einem optoelektronischen Bauelement (3), wobei das optoelektronische Bauelement mit dem Anschlussträger mittels eines oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils (17,18) elektrisch leitend verbunden ist.
2. Modul nach Anspruch 1, bei dem das optoelektronische Bauelement (3) und der Anschlussträger (2) als diskrete Elemente des Moduls (1) ausgeführt sind.
3. Modul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das optoelektronische Bauelement (3) und der Anschlussträger (2) auf einem gemeinsamen Träger (5) angeordnet sind.
4. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Träger (5) als Wärmesenke ausgeführt ist.
5. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das optoelektronische Bauelement (3) in eine Aussparung (15) des Anschlussträgers (2) eingesetzt ist.
6. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen dem optoelektronischen Bauelement (3) und dem Anschlussträger (2) ein Freiraum (16) ausgebildet ist.
7. Modul nach Anspruch 6, bei dem sich das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil (17,18) über den Freiraum erstreckt.
8. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil (17,18) auf dem Anschlussträger (2) und dem optoelektronischen Bauelement (3) angeordnet ist.
9. Modul nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil (17,18) mit dem Anschlussleiter (12,13) und dem optoelektronischen Bauelement (3) mittels einer Klebeverbindung oder einer Lötverbindung elektrisch leitend verbunden ist.
10. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das optoelektronische Bauelement (3) einen optoelektronischen Halbleiterchip (9) aufweist.
11. Modul nach Anspruch 10, bei dem das optoelektronische Bauelement (3) einen Bauelementträger (8) aufweist, auf dem der Halbleiterchip (9) befestigt ist, und der Halbleiterchip (9) elektrisch leitend mit einem Kontaktleiter (10,11) des Bauelementträgers verbunden ist.
12. Modul nach Anspruch 11, bei dem das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil (17,18) mit dem Anschlussleiter (12,13) des Anschlussträgers (2) und dem Kontaktleiter (10,11) des Bauelementträgers (8) elektrisch leitend verbunden ist.
13. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil (17,18) als Null- Ohm-Widerstand ausgeführt ist.
14. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Anschlussträger (2) ein elektrisches Vorschaltgerät (14) aufweist, das zur Ansteuerung des optoelektronischen Bauelements (3) ausgebildet ist und das Vorschaltgerät elektrisch leitend mit dem Bauelement verbunden ist.
15. Modul nach Anspruch 14, bei dem das elektrische Vorschaltgerät (14) als separates Element auf dem Anschlussträger (2) montiert ist oder das elektrische Vorschaltgerät in dem Anschlussträger integriert ist.
16. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Anschlussträger (2) als Leiterplatte ausgeführt ist.
17. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein weiteres oberflächenmontierbares Anschlussbauteil (17,18) aufweist, wobei ein weiterer Anschlussleiter (12,13) des Anschlussträgers (2) mittels dieses Anschlussbauteils mit dem optoelektronischen Bauelement (3) elektrisch leitend verbunden ist.
18. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das oberflächenmontierbare Anschlussbauteil (17,18) zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements (3) mit dem Anschlussträger (2) ausgebildet ist.
19. Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines optoelektronischen Bauelements (3) mit einem Anschlussträger (2), der einen elektrischen Anschlussleiter (12,13) aufweist, mit den Schritten: a) Anordnen des optoelektronischen Bauelements an einer vorgegebenen Position bezüglich des Anschlussträgers derart, dass der Anschlussleiter mittels eines oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils (17,18) einer vorgegebenen Bauform elektrisch leitend mit dem optoelektronischen Bauelement verbindbar ist, und b) Anordnen des oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils auf dem optoelektronischen Bauelement und dem Anschlussträger und elektrisch leitendes Verbinden des Anschlussleiters mit dem optoelektronischen Bauelement mittels des oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils .
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Anordnen des optoelektronischen Bauelements (3) mittels eines „Pick and Place"-Verfahrens erfolgt.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem das Anordnen des oberflächenmontierbaren Anschlussbauteils (17,18) mittels eines „Pick and Place"-Verfahrens erfolgt.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem das Verfahren bei der Herstellung eines Moduls (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 eingesetzt wird.
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