WO2009132615A1 - Optoelektronisches bauelement - Google Patents

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WO2009132615A1
WO2009132615A1 PCT/DE2009/000521 DE2009000521W WO2009132615A1 WO 2009132615 A1 WO2009132615 A1 WO 2009132615A1 DE 2009000521 W DE2009000521 W DE 2009000521W WO 2009132615 A1 WO2009132615 A1 WO 2009132615A1
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carrier
base body
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chip carrier
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Stefan GRÖTSCH
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • An optoelectronic component is specified.
  • One of the objects to be solved is, inter alia, to specify an optoelectronic component which is particularly temperature-stable.
  • the optoelectronic component comprises a connection carrier.
  • the connection carrier is, for example, a printed circuit board. That is, the connection carrier comprises a base body and electrical connection points and electrical conductor tracks, which are structured in or on the base body.
  • the base body has a coefficient of thermal expansion of at most 12 * 10 -6 / K in at least one direction, Preferably, the base body has this low coefficient of thermal expansion in directions which run parallel to a mounting surface of the connection carrier At least in directions that run parallel to this mounting surface, the base body of the connection carrier then has a thermal expansion coefficient of at most 12 * 10 "e / K on its upper side.
  • the component comprises a chip carrier.
  • the chip carrier has an upper side, on which at least one optoelectronic semiconductor chip is arranged.
  • Optoelectronic semiconductor chip is, for example, a luminescence diode chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip is a laser diode chip or a light-emitting diode chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip can also be a detector chip, such as a photodiode chip.
  • optoelectronic semiconductor chips of different types-for example, luminescence diode chips and detector chips-to be arranged on the upper side of the chip carrier.
  • the chip carrier also has an underside facing away from the top. At least one contact layer, which is electrically conductively connected to the at least one optoelectronic semiconductor chip, is located on the underside. The at least one contact layer serves for the electrical connection of the at least one optoelectronic semiconductor chip.
  • the chip carrier is fastened with its lower side to the upper side of the connection carrier and connected in an electrically conductive manner to the connection carrier by means of the at least one contact layer. That is, the chip carrier is attached to the top of the connection carrier on this and electrically contacted via the connection carrier.
  • the component comprises a connection carrier comprising a base body with an upper side, wherein the base body has a thermal expansion coefficient of at most 12 * 10 -5 s / K in at least one direction
  • a chip carrier having an upper side, on which at least one optoelectronic semiconductor chip is arranged, and a lower side, on which there is at least one contact layer, which is electrically conductively connected to the at least one optoelectronic semiconductor chip.
  • the chip carrier is fastened with its lower side to the upper side of the connection carrier and is electrically conductively connected to the connection carrier by means of the at least one contact layer.
  • the optoelectronic component described here is characterized, inter alia, by the low thermal expansion coefficient of the main body of the connection carrier in at least one direction.
  • the base body has the low coefficient of thermal expansion at least in directions which run parallel to a mounting surface of the connection carrier on which the chip carrier is fastened. But it is also possible that the base body has such a low thermal expansion coefficient in all directions.
  • the material of the main body may be isotropic in terms of the thermal expansion coefficient.
  • connection carrier which is arranged on the chip carrier, heats up the chip carrier. Furthermore, the connection carrier also heats up. Due to the low thermal expansion coefficient of the main body of the connection carrier thermal stresses on the
  • connection points between chip carrier and connection carrier reduced. Overall, the optoelectronic component is therefore also with repeated heating and subsequent Cooling of chip carrier and connection carrier thermally very stable.
  • the chip carrier comprises a main body with a cover surface on the upper side of the chip carrier and a bottom surface on the underside of the chip carrier.
  • the main body of the chip carrier further has at least one side surface which connects the top surface and the bottom surface with each other.
  • the contact layer on the underside of the chip carrier is formed as part of a metallization, which extends from the bottom surface via the at least one side surface to the top surface of the main body of the chip carrier.
  • the at least one optoelectronic semiconductor chip is electrically conductively connected to the metallization and therefore also to the contact layer, which is formed by a part of the metallization.
  • the contact layer is preferably formed by the part of the metallization that is located on the bottom surface of the main body of the chip carrier. That is, instead of contacts on the side surfaces of the main body of the chip carrier, the contact layer is laid by means of the metallization to the bottom on the bottom surface of the main body of the chip carrier.
  • the chip carrier is surface mountable in this way, that is, it can be mounted on the connection carrier in SMT technology (SMT - Surface Mount Technology).
  • the main body of the chip carrier is formed with a ceramic material.
  • the main body of the chip carrier can consist of a ceramic material. The ceramic material with which the - S -
  • Base body of the chip carrier is formed, preferably has a thermal expansion coefficient of at most 8 * 10 "6 / K.
  • the main body made of AlN, which has a thermal expansion coefficient of 4.5 * 10 " 6 / K. Furthermore, it is possible that the
  • Body consists of A12O3, which has a thermal expansion coefficient between about 7 * 10 '6 / K to 8 * 10 ⁇ 6 / K.
  • the low thermal expansion coefficient of the main body of the chip carrier further increases the thermal stability of the device.
  • the metallization on the top surface, side surface and bottom surface of the base body of the chip carrier contains or consists of gold.
  • the metallization is for example as
  • the metallization can be applied by sputtering or vapor deposition structured on the body.
  • the thickness of the metallization is preferably at most 1 .mu.m, more preferably at most 500 nm.
  • the particularly thin metallization which consists for example of gold, is characterized, inter alia, by the fact that hardly diffuses metal from the metallization in an adjacent solder and due to the small thickness there leads to embrittlement and consequently reduced thermal stability. That is, the metallization can contribute to the increased thermal stability of the optoelectronic device.
  • a solder stop layer is locally applied to the bottom surface of the chip carrier.
  • the solder stop layer is in close proximity to the contact layer, which serves as a part of the metallization of the Basic body is formed.
  • the solder stop layer preferably borders directly on the contact layer.
  • the solder stop layer may consist of at least one of the following materials or contain at least one of the following materials: chromium, aluminum, silicon dioxide,
  • solder stop layer can be applied in the same way as the metallization on the base body of the chip carrier.
  • the main body of the connection carrier contains aluminum or an aluminum-containing alloy.
  • the aluminum or the aluminum-containing alloy particles are introduced, which consist of SiC.
  • the main body can also consist of this material.
  • a base body formed with or from this material may have a thermal expansion coefficient of between about 6 * 10 -5 / K and 12 * 10 -5 / s .
  • the SiC particles are preferably distributed as homogeneously as possible in the matrix material, that is to say the aluminum or the aluminum alloy.
  • the grain size of the silicon carbide (SiC) particles is for example between 5 .mu.m and 100 .mu.m.
  • the proportion of the silicon carbide particles in the matrix material is preferably in the range between 1 and 40 weight percent, for example in the range of 10 to 20 weight percent.
  • the incorporation of the silicon carbide particles into the matrix material may be accomplished by, for example, a laser-induced powder coating process or Al infiltration.
  • the main body of the connection carrier contains at least one of the following composites: CuW, CuMo, ceramic matrix composites (CMC).
  • copper is embedded in a tungsten or molybdenum matrix.
  • the base body can contain or consist of a composite material, which is formed by molybdenum, which is arranged between two copper layers.
  • the composites described are distinguished by particularly low coefficients of thermal expansion, which can be in the range of 5 * 10 -6 to 10 * 10 -5 e / K. Furthermore, they have a high thermal conductivity between 100 and 350 W / mK.
  • the base body consists of one of the following materials: molybdenum, tungsten.
  • the main body of the connection carrier contains a copper-aluminum alloy. Copper-aluminum alloys are characterized by particularly low thermal
  • the main body of the connection carrier consists of a copper-molybdenum-copper composite material in which at least one molybdenum layer is arranged between two copper layers.
  • the main body of the connection carrier contains carbon fibers, in particular graphite fibers, which are embedded in a matrix material.
  • the matrix material is copper.
  • the carbon fibers are pressed, for example as a graphite fiber network in the copper.
  • a basic body which consists of this material, has in the area, that is in directions parallel to one
  • the carbon fibers also have a thermal conductivity which is higher than that of copper.
  • the carbon fibers preferably run transversely and / or parallel to the heat absorption side. That is, they run, for example, parallel or substantially parallel to the mounting surface of the connection carrier.
  • a base body which consists of the described material, may have a thermal conductivity of 300 W / mK up to 600 W / mK.
  • the thermal conductivity of copper is about 390 W / mK, that of graphite at about 600 W / raK.
  • the matrix material is epoxy resin.
  • a base made of a material comprising carbon fibers in an epoxy resin is particularly easy to produce, since the carbon fibers, for example, can be easily soaked in epoxy resin. Subsequently, the epoxy resin is cured. In this way, a base body is produced, which has a thermal conductivity of about 400 to 600 W / mK.
  • the base body has a very low coefficient of thermal expansion in the range of the thermal expansion coefficient of glass: Preferably, the thermal expansion coefficient is at most 8.0 * 10 " ⁇ l / K
  • the matrix material contains glass fibers as an alternative to or in addition to the carbon fibers.
  • the admixture of glass fibers can contribute to a further mechanical stabilization of the body.
  • FIGS. 1A, 1B, 2A, 2B show schematic plan views of chip carriers according to various exemplary embodiments, as used in exemplary embodiments of components described here.
  • FIG. 3 shows, in a schematic sectional illustration, an optoelectronic component described here according to one exemplary embodiment.
  • FIG. 4 shows a basic body for a connection carrier of a component described here in a schematic perspective view.
  • 5 shows a schematic sectional view of an optoelectronic component described here according to an embodiment.
  • FIG. 1A shows, in a schematic plan view, the upper side 21 of a chip carrier 2 for an exemplary embodiment of an optoelectronic component described here.
  • FIG. 1B shows a schematic top view of the underside 22 of the chip carrier.
  • the chip carrier 2 comprises a top surface 27. On the
  • a metallization 30 is arranged.
  • the metallization 30 extends from the top surface 27 via side surfaces 29 (as layer 23 a) to the bottom surface 28.
  • the metallization 30 on the bottom surface 28 forms a contact layer 23b.
  • the chip carrier 2 With the contact layer 23b, the chip carrier 2 can be mounted on a connection carrier 1 (cf. FIG. 3) and mechanically fastened there.
  • the layers 23a shown in the figure IB in the vicinity of the edge of the chip carrier 2 can serve, for example, for electrical contacting and mechanical attachment.
  • the large-area contact layer 23b in the center of the chip carrier 2 serves, for example, for electrical Contacting and mechanical fastening and thermal connection of the chip carrier 2.
  • optoelectronic semiconductor chips 3 On the upper side 21 of the chip carrier 2 are optoelectronic semiconductor chips 3, in this case, for example
  • the optoelectronic semiconductor chips 3 are surrounded by a frame 25.
  • the . Optoelectronic semiconductor chips 3 are, for example, connected on the n side via wire contacts 6 to the metallizations 30.
  • the optoelectronic semiconductor chips 3 can be mounted over the whole area on a part of the metallization 30, for example soldered.
  • the metallization 30 here consists of gold and has a thickness of 0.2 .mu.m to 10 .mu.m, preferably of 0.5 .mu.m.
  • the chip carrier 2 comprises a main body 26, on which the metallization 30 is applied, which consists of a ceramic material such as AlN or A12O3.
  • FIG. 2A shows in a schematic plan view the
  • FIG. 2B shows, in a schematic plan view, the underside 22 of this chip carrier.
  • the optoelectronic semiconductor chips 3 are not arranged in a matrix here, but along a line.
  • the contact layers 23b which are used for electrical contacting of the optoelectronic semiconductor chips 3, are separated from the layers 23a by a solder stop layer 24.
  • the layers 23a, 23b are made of gold, for example, and have a thickness of less than 0.5 ⁇ m.
  • the solder stop layer 24 consists, for example, of one of the following materials: chromium, aluminum, silicon dioxide, aluminum oxide, platinum, NiCr.
  • FIG. 3 shows an optoelectronic semiconductor component described here according to an exemplary embodiment in a schematic sectional representation.
  • a chip carrier 2 is mounted on the connection carrier 1, as described in conjunction with FIGS. 1A and 1B.
  • the sectional view takes place along the section line AA.
  • the connection carrier 1 comprises a base body 12.
  • the base body 12 has an upper side 11, on which the chip carrier 2 is fastened.
  • a layer 13 is applied, which may consist of an electrically insulating material (in the region 13b) or is electrically conductive (in the region 13a).
  • conductor tracks 14 are structured, via which the chip carrier 2 is electrically and / or thermally and / or mechanically connected.
  • connection carrier 1 and the chip carrier 2 preferably takes place via a solder connection by means of the solder 4.
  • the base body 12 of the connection carrier 1 is characterized by a particularly low coefficient of thermal expansion in directions 40 which run parallel to the mounting surface 12a of the base body 12.
  • the main body 12 can be designed as indicated above, that is, the base body 12 of the connection carrier 1 contains or consists of aluminum or an aluminum-containing alloy, in which or the particles are embedded from SiC.
  • the base body 12 of the connection carrier 1 contains at least one of the following composite materials or consists of at least one of the following materials: CuW, CuMo, ceramic
  • Fiber composite material (CMC - Ceramic Matrix Composites), Mo, W, Cu-Mo-Cu coating material.
  • connection carrier 1 may contain or consist of a copper-aluminum alloy.
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of a main body 12 for a connection carrier 1 for a further exemplary embodiment of an optoelectronic component described here.
  • carbon fibers 51 and glass fibers 52 are arranged in a matrix material 53.
  • the matrix material 53 is, for example, epoxy resin or copper.
  • the glass fibers 52 are optional and can be the mechanical ones
  • the fibers 51, 52 may extend in directions parallel and / or perpendicular to the mounting surface 12 a of the main body 12.
  • FIG. 5 shows an optoelectronic described here
  • connection carrier 1 is formed with a main body 12 which comprises an electrically insulating region 61 and an electrically conductive region 60.
  • the electrically insulating region 61 is formed, for example, by a matrix material of epoxy containing glass fibers.
  • the electrically insulating region 61 has a thermal expansion coefficient of less than 17 * 10- ⁇ / K, preferably less than 12 * 10 -5 s / K.
  • the electrically conductive region 60 is formed from a metal such as copper or aluminum of the electrically conductive region 60 is formed by a solderable intermediate layer 62.

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben, mit - einem Anschlussträger (1), der einen Grundkörper (12) mit einer Oberseite (11) umfasst, wobei der Grundkörper (12) in zumindest einer Richtung (40) einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 12*10-6 1/K aufweist, und - einem Chipträger (2), wobei der Chipträger (2) eine Oberseite (21) aufweist, an der zumindest ein optoelektronischer Halbleiterchip (3) angeordnet ist, und eine Unterseite (22), an der sich zumindest eine Kontaktschicht (23) befindet, die mit dem zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip (3) elektrisch leitend verbunden ist, wobei - der Chipträger (2) mit seiner Unterseite (22) an der Oberseite (11) des Anschlussträgers (1) befestigt ist und mittels der zumindest einen Kontaktschicht (23) elektrisch leitend mit dem Anschlussträger (1) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement
Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, das besonders temperaturstabil ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst das optoelektronische Bauelement einen Anschlussträger. Bei dem Anschlussträger handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte. Das heißt, der Anschlussträger umfasst einen Grundkörper sowie elektrische Anschlussstellen und elektrische Leiterbahnen, welche in oder auf dem Grundkörper strukturiert angebracht sind. Der Grundkörper weist dabei in zumindest einer Richtung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 12*10"6/K auf. Vorzugsweise weist der Grundkörper diesen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten in Richtungen auf, die parallel zu einer Montagefläche des Anschlussträgers verlaufen. Das bedeutet, der Anschlussträger weist an seiner Oberseite eine Montagefläche für die Montage von elektronischen Bauteilen auf. Zumindest in Richtungen, die parallel zu dieser Montagefläche verlaufen, weist der Grundkörper des Anschlussträgers dann einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 12*10"e/K auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst das Bauelement einen Chipträger. Der Chipträger weist eine Oberseite auf, an der zumindest ein optoelektronischer Halbleiterchip angeordnet ist . Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Lumineszenzdiodenchip. Das heißt bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich um einen Laserdiodenchip oder einen Leuchtdiodenchip. Ferner kann es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip auch um einen Detektorchip wie beispielsweise einen Fotodiodenchip handeln. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass optoelektronische Halbleiterchips unterschiedlicher Art - beispielsweise Lumineszenzdiodenchips und Detektorchips - an der Oberseite des Chipträgers angeordnet sind.
Der Chipträger weist ferner eine Unterseite auf, welche der Oberseite abgewandt ist. An der Unterseite befindet sich zumindest eine Kontaktschicht, die mit dem zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip elektrisch leitend verbunden ist. Die zumindest eine Kontaktschicht dient zum elektrischen Anschließen des zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchips .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der Chipträger mit seiner Unterseite an der Oberseite des Anschlussträgers befestigt und mittels der zumindest einen Kontaktschicht elektrisch leitend mit dem Anschlussträger verbunden. Das heißt, der Chipträger ist an der Oberseite des Anschlussträgers an diesem befestigt und über den Anschlussträger elektrisch kontaktiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst das Bauelement einen Anschlussträger, der einen Grundkörper mit einer Oberseite umfasst, wobei der Grundkörper in zumindest einer Richtung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 12*10"s/K aufweist. Ferner umfasst das optoelektronische Bauelement in dieser Ausführungsform einen Chipträger, der eine Oberseite aufweist, an der zumindest ein optoelektronischer Halbleiterchip angeordnet ist, und eine Unterseite, an der sich zumindest eine Kontaktschicht befindet, die mit dem zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip elektrisch leitend verbunden ist. Bei dem optoelektronischen Bauelement dieser Ausführungsform ist der Chipträger mit seiner Unterseite an der Oberseite des Anschlussträgers befestigt und mittels der zumindest einen Kontaktschicht elektrisch leitend mit dem Anschlussträger verbunden.
Das hier beschriebene optoelektronische Bauelement zeichnet sich unter anderem durch den geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers des Anschlussträgers in zumindest einer Richtung aus.
Vorzugsweise weist der Grundkörper den geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zumindest in Richtungen auf, die parallel zu einer Montagefläche des Anschlussträgers verlaufen, auf der der Chipträger befestigt ist. Es ist aber auch möglich, dass der Grundkörper in allen Richtungen einen solch geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Das Material des Grundkörpers kann hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten isotrop sein.
Im Betrieb des zumindest einen optoelektronischen
Halbleiterchips, der auf dem Chipträger angeordnet ist, erwärmt sich der Chipträger. Ferner erwärmt sich auch der Anschlussträger. Aufgrund des geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers des Anschlussträgers sind thermische Verspannungen an den
Verbindungsstellen zwischen Chipträger und Anschlussträger reduziert. Insgesamt ist das optoelektronische Bauelement daher auch bei wiederholtem Erhitzen und anschließendem Abkühlen von Chipträger und Anschlussträger thermisch sehr stabil.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst der Chipträger einen Grundkörper mit einer Deckfläche an der Oberseite des Chipträgers und einer Bodenfläche an der Unterseite des Chipträgers . Der Grundkörper des Chipträgers weist darüber hinaus zumindest eine Seitenfläche auf, welche die Deckfläche und die Bodenfläche miteinander verbindet. Die Kontaktschicht an der Unterseite des Chipträgers ist dabei als Teil einer Metallisierung ausgebildet, die sich von der Bodenfläche über die zumindest eine Seitenfläche zur Deckfläche des Grundkörpers des Chipträgers erstreckt . Der zumindest eine optoelektronische Halbleiterchip ist mit der Metallisierung elektrisch leitend verbunden und daher auch mit der Kontaktschicht, welche durch einen Teil der Metallisierung gebildet ist. Vorzugsweise ist die Kontaktschicht dabei durch denjenigen Teil der Metallisierung gebildet, der sich an der Bodenfläche des Grundkörpers des Chipträgers befindet. Das heißt, anstelle von Kontakten an den Seitenflächen des Grundkörpers des Chipträgers ist die Kontaktschicht mittels der Metallisierung an die Unterseite auf die Bodenfläche des Grundkörpers des Chipträgers verlegt. Der Chipträger ist auf diese Weise oberflächenmontierbar, das heißt er ist in SMT- Technik (SMT - Surface Mount Technology) auf den Anschlussträger montierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der Grundkörper des Chipträgers mit einem keramischen Material gebildet. Vorzugsweise kann der Grundkörper des Chipträgers dabei aus einem keramischen Material bestehen. Das keramische Material, mit dem der - S -
Grundkörper des Chipträgers gebildet ist, weist vorzugsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 8*10"6/K auf. Beispielsweise kann der Grundkörper aus AlN bestehen, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 4,5*10"6/K aufweist. Ferner ist es möglich, dass der
Grundkörper aus A12O3 besteht, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen cirka 7*10'6/K bis 8*10~6/K aufweist. Der geringe thermische Ausdehnungskoeffizient des Grundkörpers des Chipträgers erhöht die thermische Stabilität des Bauelements weiter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält oder besteht die Metallisierung an der Deckfläche, Seitenfläche und Bodenfläche des Grundkörpers des Chipträgers aus Gold. Die Metallisierung ist beispielsweise als
Dünnschichtmetallisierung ausgebildet. Die Metallisierung kann mittels Sputtern oder Aufdampfen strukturiert auf den Grundkörper aufgebracht sein. Die Dicke der Metallisierung beträgt vorzugsweise maximal 1 μm, besonders bevorzugt höchstens 500 nm. Die besonders dünne Metallisierung, welche beispielsweise aus Gold besteht, zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass aufgrund der geringen Dicke kaum Metall aus der Metallisierung in ein angrenzendes Lot diffundiert und dort zu Versprödungen und folglich verringerter thermischer Stabilität führt. Das heißt, auch die Metallisierung kann zur erhöhten thermischen Stabilität des optoelektronischen Bauelements beitragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist an der Bodenfläche des Chipträgers stellenweise eine Lotstoppschicht aufgebracht. Vorzugsweise befindet sich die Lotstoppschicht in unmittelbarer Nähe zur Kontaktschicht, die als ein Teil der Metallisierung des Grundkörpers ausgebildet ist. Die Lotstoppschicht grenzt dabei vorzugsweise direkt an die Kontaktschicht . Die Lotstoppschicht kann aus zumindest einem der folgenden Materialien bestehen oder zumindest eines der folgenden Materialien enthalten: Chrom, Aluminium, Siliziumdioxid,
Aluminiumoxid, Platin, NiCr, Lack. Die Lotstoppschicht kann in der gleichen Weise wie die Metallisierung auf dem Grundkörper des Chipträgers aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements enthält der Grundkörper des Anschlussträgers Aluminium oder eine aluminiumhaltige Legierung. In das Aluminium oder die aluminiumhaltige Legierung sind Partikel eingebracht, die aus SiC bestehen. Der Grundkörper kann auch aus diesem Material bestehen. Ein Grundkörper, der mit oder aus diesem Material gebildet ist, kann einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, der etwa zwischen 6*10"5/K und 12*10"s/K beträgt.
Die SiC-Partikel sind vorzugsweise möglichst homogen im Matrixmaterial, das heißt dem Aluminium oder der Aluminiumlegierung, verteilt. Die Korngröße der Siliziumkarbid (SiC) -Partikel beträgt beispielsweise zwischen 5 μm und 100 μm. Der Anteil der Siliziumkarbidpartikel im Matrixmaterial liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 40 Gewichtsprozent, beispielsweise im Bereich von 10 bis 20 Gewichtsprozent. Das Einbringen der Siliziumkarbidpartikel in das Matrixmaterial kann zum Beispiel durch ein laserinduziertes Pulverbeschichtungsverfahren oder Al- Infiltration erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements enthält der Grundkörper des Anschlussträgers zumindest einen der folgenden Verbundwerkstoffe: CuW, CuMo, keramische Faserverbundwerkstoffe (CMC - Ceramic Matrix Composites) .
Bei den Verbundwerkstoffen CuW und CuMo ist Kupfer in einer Wolfram- beziehungsweise Molybdän-Matrix eingelagert.
Ferner kann der Grundkörper einen Verbundwerkstoff enthalten oder aus diesem bestehen, der durch Molybdän gebildet ist, welches zwischen zwei Kupferlagen angeordnet ist.
Die beschriebenen Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch besonders geringe thermische Ausdehnungskoeffizienten aus, welche im Bereich von 5*10"6 bis 10*10"e/K liegen können. Ferner weisen sie eine hohe Wärmeleitfähigkeit zwischen 100 und 350 W/mK auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements besteht der Grundkörper aus einem der folgenden Materialien: Molybdän, Wolfram.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements enthält der Grundkörper des Anschlussträgers eine Kupfer-Aluminium-Legierung. Kupfer-Aluminium-Legierungen zeichnen sich durch besonders niedrige thermische
Ausdehnungskoeffizienten aus. Kupfer-Aluminium-Legierungen weisen zwar eine geringere Wärmeleitfähigkeit als elementares Kupfer auf, die Wärmeleitfähigkeit ist jedoch für die Anwendung in einem optoelektronischen Bauelement noch ausreichend.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements besteht der Grundkörper des Anschlussträgers aus einem Kupfer-Molybdän-Kupfer Verbundmaterial, in dem zumindest eine Molybdän-Schicht zwischen zwei Kupfer- Schichten angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements enthält der Grundkörper des Anschlussträgers Kohlenstofffasern, insbesondere Graphitfasern, die in einem Matrixmaterial eingebettet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Matrixmaterial um Kupfer. Die Kohlenstofffasern sind beispielsweise als Graphitfasernetz in das Kupfer gepresst.
Ein Grundkörper, der aus diesem Material besteht, hat in der Fläche, das heißt in Richtungen parallel zu einer
Montagefläche, einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen l*10"6/K und 17*10~6/K, vorzugsweise zwischen 6*10'6/K und 12*10"6/K. Die Kohlenstofffasern haben dabei zudem eine Wärmeleitfähigkeit, welche über der von Kupfer liegt. Die Kohlenstofffasern verlaufen vorzugsweise quer und / oder parallel zur Wärmeaufnahmeseite. Das heißt, sie verlaufen beispielsweise parallel oder im Wesentlichen parallel zur Montagefläche des Anschlussträgers.
Ein Grundkörper, der aus dem beschriebenen Material besteht, kann eine Wärmeleitfähigkeit von 300 W/mK bis zu 600 W/mK aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer liegt dabei bei circa 390 W/mK, die von Graphit bei circa 600 W/raK.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements handelt es sich bei dem Matrixmaterial um Epoxydharz. Ein Grundkörper aus einem Material, das Kohlenstofffasern in einem Epoxydharz umfasst, ist besonders einfach herstellbar, da die Kohlenstofffasern beispielsweise einfach im Epoxydharz getränkt werden können. Anschließend wird das Epoxydharz ausgehärtet. Auf diese Weise ist ein Grundkörper hergestellt, der eine Wärmeleitfähigkeit von zirka 400 bis 600 W/mK aufweist. Darüber hinaus weist der Grundkörper dabei einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Glas : Vorzugsweise beträgt der thermische Ausdehnungskoeffizient höchstens 8,0 *10"ε l/K
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält das Matrixmaterial alternativ zu den oder neben den Kohlenstofffasern Glasfasern. Die Beimengung von Glasfasern kann zu einer weiteren mechanischen Stabilisierung des Grundkörpers beitragen.
Im Folgenden werden die hier beschriebenen optoelektronischen Bauelemente anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert :
Die Figuren IA, IB, 2A, 2B zeigen schematische Draufsichten von Chipträgern gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele, wie sie in Ausführungsbeispielen hier beschriebener Bauelemente Verwendung finden. ie Figur 3 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel. ie Figur 4 zeigt einen Grundkörper für einen Anschlussträger eines hier beschriebenen Bauelements in einer schematischen Perspektivdarstellung . Die Figur 5 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren
Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Die Figur IA zeigt in einer schematischen Draufsicht die Oberseite 21 eines Chipträgers 2 für ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauelements . Die Figur IB zeigt in einer schematischen Draufsicht die Unterseite 22 des Chipträgers.
Der Chipträger 2 umfasst eine Deckfläche 27. Auf der
Deckfläche 27 ist eine Metallisierung 30 angeordnet. Die Metallisierung 30 erstreckt sich von der Deckfläche 27 über Seitenflächen 29 (als Schicht 23a) zur Bodenfläche 28.
Die Metallisierung 30 an der Bodenfläche 28 bildet eine Kontaktschicht 23b. Mit der Kontaktschicht 23b kann der Chipträger 2 auf einen Anschlussträger 1 (vergleiche dazu Figur 3) montiert und dort mechanisch befestigt sein. Die in der Figur IB in der Nähe des Randes des Chipträgers 2 dargestellten Schichten 23a können dabei beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung und mechanischen Befestigung dienen. Die großflächige Kontaktschicht 23b im Zentrum des Chipträgers 2 dient beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung und zur mechanischen Befestigung und dem thermischen Anschluss des Chipträgers 2.
Auf der Oberseite 21 des Chipträgers 2 sind optoelektronische Halbleiterchips 3, vorliegend beispielsweise
Leuchtdiodenchips, befestigt. Die optoelektronischen Halbleiterchips 3 sind von einem Rahmen 25 umgeben. Die . optoelektronischen Halbleiterchips 3 sind beispielsweise n- seitig über Drahtkontakte 6 mit den Metallisierungen 30 verbunden. P-seitig können die optoelektronischen Halbleiterchips 3 ganzflächig auf einen Teil der Metallisierung 30 montiert, beispielsweise gelötet, sein.
Die Metallisierung 30 besteht vorliegend aus Gold und weist eine Dicke von 0,2 μm bis 10 μm, vorzugsweise von 0,5 μm auf. Der Chipträger 2 umfasst einen Grundkörper 26, auf den die Metallisierung 30 aufgebracht ist, der aus einem keramischen Material wie beispielsweise AlN oder A12O3 besteht.
Die Figur 2A zeigt in einer schematischen Draufsicht die
Oberseite 21 eines weiteren Chipträgers 2, für ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips. Die Figur 2B zeigt in einer schematischen Draufsicht die Unterseite 22 dieses Chipträgers. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel, das in Verbindung mit den Figuren IA und IB beschrieben ist, sind die optoelektronischen Halbleiterchips 3 hier nicht matrixartig angeordnet, sondern entlang einer Linie. Ferner sind die optoelektronischen Halbleiterchips 3 abweichend vom Ausführungsbeispiel der Figuren IA und IB nicht einzeln ansteuerbar, sondern in Reihe miteinander verschaltet. An der Unterseite 22 des Chipträgers 2 sind die Kontaktschichten 23b, welche für eine elektrische Kontaktierung der optoelektronischen Halbleiterchips 3 Verwendung finden, durch eine Lotstoppschicht 24 von den Schichten 23a getrennt. Die Schichten 23a, 23b besteht zum Beispiel aus Gold und weißt eine Dicke von kleiner 0,5 μm auf. Die Lotstoppschicht 24 besteht beispielsweise aus einem der folgenden Materialien: Chrom, Aluminium, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Platin, NiCr.
Die Figur 3 zeigt ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung. Auf den Anschlussträger 1 ist dabei ein Chipträger 2 montiert, wie er in Verbindung mit den Figuren IA und IB beschrieben ist. Die Schnittdarstellung erfolgt dabei entlang der Schnittlinie A-A1. Der Anschlussträger 1 umfasst einen Grundkörper 12. Der Grundkörper 12 weist eine Oberseite 11 auf, an der der Chipträger 2 befestigt ist. Auf den Grundkörper 12 ist eine Schicht 13 aufgebracht, welche aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen kann (im Bereich 13b) oder elektrisch leitfähig ausgebildet ist (im Bereich 13a) . Auf die Schicht 13 sind im Bereich 13b sind Leiterbahnen 14 strukturiert, über welche der Chipträger 2 elektrisch und/oder thermisch und/oder mechanisch angeschlossen ist. Die Verbindung zwischen Anschlussträger 1 und Chipträger 2 erfolgt dabei vorzugsweise über eine Lotverbindung mittels des Lots 4. Der Grundkörper 12 des Anschlussträgers 1 zeichnet sich durch einen besonders geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten in Richtungen 40 aus, welche parallel zur Montagefläche 12a des Grundkörpers 12 verlaufen. Der Grundkörper 12 kann dabei wie weiter oben angegeben ausgeführt sein, das heißt, der Grundkörper 12 des Anschlussträgers 1 enthält oder besteht aus Aluminium oder eine aluminiumhaltigen Legierung, in das oder die Partikel aus SiC eingebettet sind.
Weiter ist es möglich, dass der der Grundkörper 12 des Anschlussträgers 1 zumindest eines der folgenden Verbundwerkstoffe enthält oder aus zumindest einem der folgenden Materialien besteht: CuW, CuMo, Keramische
Faserverbundwerkstoff (CMC - Ceramic Matrix Composites) , Mo, W, Cu-Mo-Cu Schichtmaterial.
Ferner kann der Grundkörper 12 des Anschlussträgers 1 eine Kupfer-Aluminium Legierung enthalten oder aus dieser bestehen.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Grundkörpers 12 für einen Anschlussträger 1 für ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauelements. In diesem Ausführungsbeispiel sind Kohlenstofffasern 51 und Glasfasern 52 in einem Matrixmaterial 53 angeordnet. Bei dem Matrixmaterial 53 handelt es sich beispielsweise um Epoxydharz oder um Kupfer. Die Glasfasern 52 sind optional und können die mechanische
Stabilität des Grundkörpers 12 weiter erhöhen. Die Fasern 51, 52 können in Richtungen parallel und/oder senkrecht zur Montagefläche 12a des Grundkörpers 12 verlaufen.
Die Figur 5 zeigt ein hier beschriebenes optoelektronisches
Halbleiterbauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung. Im Unterschied zum in Verbindung mit der Figur 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Anschlussträger 1 mit einem Grundkörper 12 gebildet, der einen elektrisch isolierenden Bereich 61 und einen elektrisch leitenden Bereich 60 umfasst. Der elektrisch isolierende Bereich 61 ist zum Beispiel durch ein Matrixmaterial aus Epoxid gebildet, das Glasfasern enthält. Der elektrisch isolierenden Bereich 61 weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizient von kleiner 17*10~δ/K, vorzugsweise kleiner 12*10"s/K auf. Der elektrisch leitenden Bereich 60 ist aus einem Metall wie Kupfer oder Aluminium gebildet. Die Schicht 13 ist oberhalb des elektrisch leitenden Bereichs 60 durch eine lötbare Zwischenschicht 62 gebildet .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Prioritäten der deutschen Patentanmeldungen 102008021092.7 und 102008044641.6 deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement mit
- einem Anschlussträger (1) , der einen Grundkörper (12) mit einer Oberseite (11) umfasst, wobei der Grundkörper (12) in zumindest einer Richtung (40) einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 12*10"6 l/K aufweist, und
- einem Chipträger (2) , wobei der Chipträger (2) eine Oberseite (21) aufweist, an der zumindest ein optoelektronischer Halbleiterchip (3) angeordnet ist, und eine Unterseite (22) , an der sich zumindest eine Kontaktschicht (23) befindet, die mit dem zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip (3) elektrisch leitend verbunden ist, wobei
- der Chipträger (2) mit seiner Unterseite (22) an der Oberseite (21) des Anschlussträgers (1) befestigt ist und mittels der zumindest einen Kontaktschicht (23) elektrisch leitend mit dem Anschlussträger (1) verbunden ist. - der Chipträger (2) einen Grundkörper (26) mit einer
Deckfläche (27) an der Oberseite (21) des Chipträgers (2) , einer Bodenfläche (28) an der Unterseite (22) des Chipträgers (2) und zumindest einer Seitenfläche (29) , welche die beiden Flächen miteinander verbindet, aufweist, - die Kontaktschicht (23) als Teil einer Metallisierung (30) ausgebildet ist, die sich von der Bodenfläche (28) über die zumindest eine Seitefläche (29) zur Deckfläche (27) des Grundkörpers (2) erstreckt, und
- der zumindest eine optoelektronische Halbleiterchip (3) mit der Metallisierung (30) elektrisch leitend verbunden ist.
2. Optoelektronisches Bauelement gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem der Grundkörper (12) des Anschlussträgers (1) Kohlenstofffasern (51) in einem Matrixmaterial (53) enthält.
3. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Grundkörper (12) des Anschlussträgers (1) Glasfasern (52) in dem Matrixmaterial (53) enthält.
4. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Grundkörper (12) des Anschlussträgers (1) Kohlenstofffasern (51) und Glasfasern (52) in dem Matrixmaterial (53) enthält.
5. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Matrixmaterial (53) Epoxidharz ist.
6. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Matrixmaterial (53) Kupfer ist. ■
7. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Grundkörper (12) des Anschlussträgers (1) Kohlenstofffasern (51) und Glasfasern (52) in dem Matrixmaterial (53) enthält, wobei das Matrixmaterial (53) Kupfer ist und die Kohlenstofffasern (51) und Glasfasern (52) in das Matrixmaterial (53) gepresst sind.
8. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Grundkörper (26) des Chipträgers (2) mit einem keramischen Material gebildet ist, welches zumindest in einer Richtung (40) einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von höchstens 8*10's l/K aufweist.
9. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Metallisierung (30) aus Gold besteht.
10. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem auf die Bodenfläche (28) des Chipträgers (2) stellenweise eine Lotstoppschicht (24) aufgebracht ist.
11. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Lotstoppschicht (24) zumindest eines der folgenden Materialien enthält oder aus einem der folgenden Materialien besteht: Chrom, Aluminium, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, NiCr, Silizium, Siliziumnitrid, Lack.
12. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche , bei dem der Grundkörper (12) des Anschlussträgers (1) Aluminium oder eine aluminiumhaltigen Legierung enthält, in das oder die Partikel aus SiC eingebettet sind.
13. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche , bei dem der Grundkörper (12) des Anschlussträgers (1) zumindest eines der folgenden Materialien enthält: CuW, CuMo, keramischer Faserverbundwerkstoff, Mo, W.
14. Optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einem der vorherigen Ansprüche , bei dem der Grundkörper (12) des Anschlussträgers (1) eine Kupfer-Aluminium Legierung enthält .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013201327A1 (de) 2013-01-28 2014-07-31 Osram Gmbh Leiterplatte, optoelektronisches Bauteil und Anordnung optoelektronischer Bauteile

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012142371A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Mitsubishi Electric Corp 半導体パッケージ
DE102012103166A1 (de) * 2012-04-12 2013-10-17 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Druckmesszelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102016102633B4 (de) * 2016-02-15 2019-01-17 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Leiterplatte
CN108257923A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 比亚迪股份有限公司 一种散热基板及其制备方法和应用以及电子元器件
CN108257922A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 比亚迪股份有限公司 一种散热基板及其制备方法和应用以及电子元器件
DE102017119344A1 (de) * 2017-08-24 2019-02-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Träger und Bauteil mit Pufferschicht sowie Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
DE102020201869A1 (de) 2020-02-14 2021-08-19 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schaltungsträger mit einer keramischen Lotstopp-Barriere

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4318954A (en) * 1981-02-09 1982-03-09 Boeing Aerospace Company Printed wiring board substrates for ceramic chip carriers
US4609586A (en) * 1984-08-02 1986-09-02 The Boeing Company Thermally conductive printed wiring board laminate
US5306571A (en) * 1992-03-06 1994-04-26 Bp Chemicals Inc., Advanced Materials Division Metal-matrix-composite
US20030002213A1 (en) * 2001-02-01 2003-01-02 Tomohiko Ohsaka Glass epoxy board and magnetic head device
EP1505856A2 (de) * 2003-08-05 2005-02-09 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Leiterplatte und Halbleitervorrichtung unter Verwendung derselben
EP1564803A1 (de) * 2002-04-30 2005-08-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Unteranbringung und halbleiterbauelement
EP1775766A1 (de) * 2004-08-06 2007-04-18 A.L.M.T. Corp. Kollektives substrat, anbringglied für ein halbleiterelement, halbleiterbauelement, abbildungseinrichtung, leuchtdioden-bestandteilsglied und leuchtdiode

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5305571A (en) * 1992-08-28 1994-04-26 Trevino Jose A Structural frame assembly
DE19821544A1 (de) * 1998-05-14 1999-12-16 Jenoptik Jena Gmbh Diodenlaserbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10320838B4 (de) * 2003-05-08 2014-11-06 Rogers Germany Gmbh Faserverstärktes Metall-Keramik/Glas-Verbundmaterial als Substrat für elektrische Anwendungen, Verfahren zum Herstellen eines derartigen Verbundmaterials sowie Verwendung dieses Verbundmaterials
DE102004024156B4 (de) * 2004-03-31 2011-01-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Kantenemittierender Diodenlaser
CN101414597B (zh) * 2004-08-06 2010-09-15 联合材料公司 半导体元件搭载部件、半导体装置及摄像装置
DE102005031336B4 (de) * 2005-05-13 2008-01-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Projektionseinrichtung
DE102006017294A1 (de) * 2005-12-30 2007-07-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optisch pumpbare Halbleitervorrichtung
DE102006059702A1 (de) * 2006-09-29 2008-04-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4318954A (en) * 1981-02-09 1982-03-09 Boeing Aerospace Company Printed wiring board substrates for ceramic chip carriers
US4609586A (en) * 1984-08-02 1986-09-02 The Boeing Company Thermally conductive printed wiring board laminate
US5306571A (en) * 1992-03-06 1994-04-26 Bp Chemicals Inc., Advanced Materials Division Metal-matrix-composite
US20030002213A1 (en) * 2001-02-01 2003-01-02 Tomohiko Ohsaka Glass epoxy board and magnetic head device
EP1564803A1 (de) * 2002-04-30 2005-08-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Unteranbringung und halbleiterbauelement
EP1505856A2 (de) * 2003-08-05 2005-02-09 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Leiterplatte und Halbleitervorrichtung unter Verwendung derselben
EP1775766A1 (de) * 2004-08-06 2007-04-18 A.L.M.T. Corp. Kollektives substrat, anbringglied für ein halbleiterelement, halbleiterbauelement, abbildungseinrichtung, leuchtdioden-bestandteilsglied und leuchtdiode

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KOCHETOV V A ET AL: "Thermal deformation of unidirectionally reinforced hybrid composites. I", MECHANICS OF COMPOSITE MATERIALS USA, vol. 25, no. 2, March 1989 (1989-03-01), pages 166 - 173, XP002542014, ISSN: 0191-5665 *
ZWEBEN C H: "New material options for light-emitting diode packaging", PROCEEDINGS OF THE SPIE - THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING, SPIE, PO BOX 10 BELLINGHAM WA 98227-0010 USA, vol. 5366, no. 1, 1 January 2004 (2004-01-01), pages 173 - 182, XP002494111, ISSN: 0277-786X *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013201327A1 (de) 2013-01-28 2014-07-31 Osram Gmbh Leiterplatte, optoelektronisches Bauteil und Anordnung optoelektronischer Bauteile
US9763330B2 (en) 2013-01-28 2017-09-12 Osram Gmbh Circuit board, optoelectronic component and arrangement of optoelectronic components

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