WO2010040342A1 - Optoelectronic component - Google Patents

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WO2010040342A1
WO2010040342A1 PCT/DE2009/001391 DE2009001391W WO2010040342A1 WO 2010040342 A1 WO2010040342 A1 WO 2010040342A1 DE 2009001391 W DE2009001391 W DE 2009001391W WO 2010040342 A1 WO2010040342 A1 WO 2010040342A1
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WO
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basic elements
group
optoelectronic component
elements
base body
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PCT/DE2009/001391
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Inventor
Georg Bogner
Siegfried Herrmann
Thomas Zeiler
Karl Engl
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Definitions

  • An optoelectronic component is specified.
  • Optoelectronic components such as light emitting or photodiodes have found a wide technical application. Some aspects that have contributed to the proliferation of such components are their high efficiency and long life. Individual optoelectronic components, such as, for example, light-emitting diode chips, can be combined in many ways to form different types of light sources. Composites of semiconductor chips can in this case be modular, for example.
  • One problem to be solved is to specify an easily manageable optoelectronic component.
  • this comprises a planar main body.
  • Planar may mean that the main body has two opposing, just designed, mutually parallel main sides. The main sides can be penetrated by about a recess.
  • the main body is designed in particular mechanically rigid and self-supporting.
  • the main body can have, for example, a square or rectangular floor plan. Also possible, for example, a hexagonal or trigonal floor plan.
  • this has at least one group of Basic elements.
  • the group comprises at least two basic elements, preferably a plurality of basic elements.
  • each base element is designed with one, in particular with exactly one, optoelectronic semiconductor element.
  • the base element comprises a substrate on which the semiconductor element is applied and with which it is electrically contacted.
  • the semiconductor element is, for example, a light-emitting diode chip.
  • the semiconductor element may be a thin-film chip or a substrateless light-emitting diode.
  • the main body has a mounting surface on an upper side.
  • the mounting surface is preferably planar and planar.
  • the basic elements are mounted on the mounting surface of the main body. This may mean that the basic elements are glued or soldered to the mounting surface. Preferably, however, the basic elements are reversibly mounted on the mounting surface, so that, for example, after the end of the life of a primitive, this can be replaced.
  • Attachment can be done with spring, tension or compression forces.
  • the basic elements of the group are arranged in a row laterally adjacent to the mounting surface. With regard to a projection onto the mounting surface, therefore, the basic elements do not overlap.
  • the basic elements of the group are electrically connected in series. This may mean that only two electrical connections are necessary to electrically energize the entire group of primitives.
  • At least two basic elements of the group are made in one piece. Integral here means that a plurality of basic elements has a common substrate, on which all other components of the basic elements, in particular the optoelectronic semiconductor elements, are applied. For example, a plurality of basic elements in the wafer composite with a
  • Wafer which may be designed with silicon manufactured.
  • the wafer can then be separated into parts such that one of the parts has at least two basic elements.
  • the basic elements are electrically contacted with the base body via spring and / or pressure contacts.
  • the electrical contacting takes place in particular via a reversible connection.
  • no solder or no electrically conductive adhesive is needed for electrical contacting between the base body and the group of basic elements.
  • the contacting is for example via a clamping, pressure or spring force, which is a component perpendicular to the mounting side, realized. It is possible that an electrically conductive spring, which is connected to an electrical line of the base body, presses on a conductor track of the base element and thus serves for electrical contacting.
  • this comprises a planar main body and at least one group with at least two basic elements, each basic element having an optoelectronic component
  • the basic elements are mounted on a mounting surface on an upper side of the base body. Furthermore, the basic elements of the group are arranged in a row laterally adjacent to the mounting surface and electrically connected in series. At least two basic elements of the group are made in one piece. The group of basic elements is contacted via spring and / or pressure contacts with the main body electrically.
  • Basic elements mounted on a base body The plurality of semiconductor elements can thus be handled in combination.
  • the primitive serves as a kind of standardized intermediate carrier comprising, for example, the semiconductor element. Because the main body bigger
  • the handling is simplified and the sensitivity of the optoelectronic device against damage, such as during assembly, reduced.
  • all basic elements of the group are made in one piece. So all basic elements have, for example a common substrate.
  • the basic elements of the group are arranged like ingots. Characterized in that all the basic elements are made in one piece, a high positioning accuracy of the semiconductor elements is relatively possible, since the semiconductor elements can be applied, for example, in the wafer composite on, for example, the basic elements common substrate. A high positioning accuracy of
  • Semiconductor elements relative to one another may facilitate imaging of radiation generated by the optoelectronic device.
  • the mounting surface is located in a recess of the base body.
  • the recess in particular penetrates the upper side of the main body. Due to the recess formed boundary surfaces of the body, which are visible in plan view of the top of the body are considered to belong to the top.
  • the recess can be designed so that a fitting fit the
  • Basic elements of a group in the recess is made possible. As a result, a good thermal contact between the base member and the base body is also ensured.
  • the base elements located in the recess on the mounting surface are mechanically fixed at least with respect to two, in particular with respect to three lateral directions.
  • a recess also facilitates contacting via spring and / or pressure contacts, since the basic elements in the recess, for example at edge regions of the recess, can be positioned relative to the base body with comparatively high accuracy.
  • the edge region of the recess at least in places, forms a Stop for at least one base element, so that the base element touches the edge region of the recess.
  • a mechanical contacting of the group of the basic elements takes place on the main body by the spring and / or pressure contacts.
  • the basic elements of the group are pressed by the spring contacts on the mounting surface and thereby fixed.
  • the mechanical attachment of the group of basic elements via the spring and / or pressure contacts. That is, the group of primitives can be reversibly attached to the body without the aid of adhesion promoters such as adhesives or solders. If a group of the basic elements has failed during operation of the optoelectronic component, it can be replaced without much effort.
  • an electrical connection between two adjacent basic elements of the group takes place via an integral, areally configured conductor track on a base element upper side facing away from the main body.
  • the conductor is in particular not in direct contact with the body. If the basic elements are produced in the wafer composite, the printed conductors can also be fabricated in the wafer composite across all elementary elements.
  • the individual basic elements are designed identically within the scope of the manufacturing tolerances.
  • the basic elements are similar to each other. This makes it possible that the optoelectronic component can be modular. For example, the number of - -
  • Basic elements comprising a group, thereby easily varied and / or adapted. Even different basic body can be combined with the basic elements without much effort.
  • the semiconductor elements have electrical contacts which are located on mutually opposite main surfaces of the semiconductor elements.
  • the semiconductor elements are therefore not designed in particular as flip-chips.
  • the spring contacts are designed with spring clips.
  • Spring clips allow a comparatively high mechanical contact pressure of the basic elements on the mounting surface.
  • relatively large lateral tolerances with respect to the electrical contacting of the basic elements with the basic body can be accepted via spring clips.
  • the semiconductor elements project at least partially beyond the base body in a direction perpendicular to the mounting surface.
  • the semiconductor elements completely project beyond the main body. This means in particular that the semiconductor elements are not located in a volume or cavity formed by the recess.
  • the joint serves to compensate for different thermal expansion coefficients of basic elements and basic body. For example, are more than - -
  • the joint can be realized in that two non-integral executed basic elements abut directly against each other.
  • the gap is filled with air.
  • a buffer material such as a silicone, at least partially fills the joint. Since the lateral dimensions of the optoelectronic component are in the range of mm to cm, it is sufficient that the gap has a width in the range of 1 .mu.m to 200 .mu.m, in particular between 5 .mu.m and 35 .mu.m.
  • the joint does not completely separate two adjacent primitives.
  • the joint may also represent a local reduction of a thickness of a substrate common to the primitives, in a direction perpendicular to the mounting surface.
  • the neighboring primitives are completely separated from each other.
  • this comprises at least two groups of basic elements. In this way, a matrix or array-like structure of the optoelectronic component can be realized.
  • the optoelectronic component can also have a pixel-like structure.
  • the at least two groups of the component are arranged laterally next to one another in a direction perpendicular to a longitudinal extent of the groups.
  • the groups of primitives are striped. - S -
  • At least two basic elements of the group have singulation tracks on edge surfaces.
  • Edge surfaces are, in particular, those surfaces which produce a connection between a main side of the basic elements facing the base body and the base element upper side.
  • the singulation traces can be due to a sawing, laser or crushing process.
  • this is designed without bond wires.
  • Bond wires can be mechanically stressed only lightly, without causing destruction of the bond wires.
  • the application of bonding wires is comparatively complicated.
  • this consists of the basic body, the group of basic elements, the spring and / or pressure contacts and electrical lines.
  • the electrical lines can in this case electrical contacts of the semiconductor element, conductor tracks of the main body or of the basic elements and / or
  • the optoelectronic component has no frame which surrounds the basic elements and / or the semiconductor elements.
  • the component have a cover, for example in the form of a glass plate, or a potting body surrounding the semiconductor element.
  • a particularly compact optoelectronic component can be realized.
  • a thickness of the component, in a direction perpendicular to the mounting surface is less than 500 ⁇ m, in particular less than 300 ⁇ m, preferably less than 200 ⁇ m. If the semiconductor elements have a thickness of at most 20 microns and the
  • Basic elements a substrate having a thickness of at most 200 .mu.m and is the substrate of the basic elements completely or almost completely in the recess, so a mechanically stable base body with a thickness of several 100 microns can be used to realize such an optoelectronic device.
  • the thickness of the component can thus be determined essentially by the thickness of the base body.
  • the group comprises at least six basic elements, which are made in one piece.
  • Basic elements in a direction parallel to the mounting surface, less than 4, in particular less than 2.5. That is, a longitudinal side of the base member is at most 2.5 times or four times longer than a lateral side of the base member. Preferably, the ratio of the lateral extents is in the range between 1.5 and 2.5.
  • the base body is designed with a ceramic, a metal core board or a semiconductor material, in particular with silicon. Such materials can have a high thermal conductivity of more than 50 W / (m K).
  • the group of the basic elements is contacted with exactly two spring and / or pressure contacts. Preferably, the group of basic elements via the spring and / or pressure contacts is also attached to the body.
  • optoelectronic components described here can be used in various areas of application in which optoelectronic components described here can be used are, for example, the backlighting of displays or display devices. Furthermore, the optoelectronic components described here can also be used in illumination devices. The optoelectronic components described here can be used, for example, in projectors, in headlamps, in particular in motor vehicle headlamps, or in light emitters. Likewise, it is possible that optoelectronic components described here are used in the field of general lighting, in particular for large-area lighting devices.
  • Figure 1 is a schematic plan view (A) and a schematic sectional view (B) of an embodiment of an optoelectronic device described herein, and - -
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an optoelectronic component 1.
  • a base body 2 which is designed with a metal core board or with a ceramic provided with electrical lines, has a recess 7. Through the recess 7, an upper side 9 of the base body 2 is penetrated.
  • a main surface of the recess 7 forms a mounting surface 5.
  • a group 30 of primitives 3 is mounted on the mounting surface 5. According to FIG. 1, the group 30 consists of six
  • Basic elements which are arranged laterally adjacent to a longitudinal extent L.
  • the number of basic elements 3 of the group 30 is scalable here.
  • the group 30 of the basic elements 3 is accurately inserted into the recess 7.
  • the basic elements 3 are, in the context of
  • An optoelectronic semiconductor element 4 is located on the electrical contact 17b which is in contact with the base element top side 31.
  • the semiconductor element 4 is referred to as substratloser LED chip designed and has a thickness of less than 20 ⁇ ra.
  • On a side facing away from the substrate 13 light exit surface 14 of the semiconductor element 4 is another electrical contact 17a.
  • the electric feeds 8 are electrically connected on the one hand to the contact 17b and on the other hand, via a bridge 12, to the electrical contact 17a at the light exit surface 14 via the electrical contacts 17a, 17b.
  • the substrate 13 of the base member 3 is located almost completely in the recess 7.
  • the semiconductor element 4 projects beyond the base body 2, in a direction perpendicular to the mounting surface 5, completely.
  • the six basic elements 3 of group 30 are made in one piece. That is, all the basic elements 3 have the same, the basic elements 3 cross substrate 13.
  • the substrate 13 may be designed with silicon.
  • Individual primitives 3 are separated from each other by the primitive boundary 15.
  • the primitive boundary 15 is preferably a fictitious line indicating a kind of unit cell with respect to the primitives 3.
  • the group 30 of the basic elements 3 can be produced in the wafer composite.
  • the printed conductors 8 and optionally the electrical contacts 17b are generated on the substrate 13.
  • Substrate 13 applied.
  • the relative Positioning accuracy is substantially the accuracy of a photolithographic manufacturing process in the manufacture of the semiconductor elements 4.
  • bridges 12 About the creation of bridges 12 is a contacting at the light exit surface 14 of the semiconductor elements 4.
  • the bridges 12 may be designed with an electrically insulating paint in conjunction with a metallization thereon.
  • the substrate 13 can be cut into individual bars or ingots, for example via saws.
  • the severing is preferably along the base element boundaries 15.
  • the longitudinal extent L of a group 30 and thus the number of its basic elements 3 is limited in principle for a group 30 thus produced only by the diameter of the substrate 13, over which the base elements 3 are generated.
  • the group 30 of the basic elements 3 is contacted via spring contacts designed with spring clips 6 electrically connected to the base body 2 and also mechanically fixed to the main body 2 via the spring contacts 6.
  • the base body 2 has electrical lines, not shown in Figure 1, with which an electrical connection between an external, not part of the optoelectronic device and not shown device or carrier and the basic elements 3 of the group 30 can be produced.
  • the main body 2 may have different shapes.
  • the group 30 of basic elements 3 in different basic bodies 2, which are designed for various concrete applications, identically designed basic elements 3 and / or semiconductor elements 4 are used.
  • the number of basic elements 3 comprising a group 30 and the number of groups 30 mounted on a base body 2 can be adjusted in this way efficiently and without great expense.
  • the group 30 of the basic elements 3 has a large number of basic elements 3, for example 50 or more
  • Basic elements 3, 1 voltages can occur during operation of the optoelectronic component 1 due to different thermal expansion coefficients of the material of the base body 2 and the base elements 3, in particular of the substrate 13.
  • the group 30 may be separated into two subgroups by a joint (not shown). Through the joint, two adjacent basic elements 3 are separated from each other.
  • the group 30 may thus consist of two joined, individual, strip-shaped ingot of basic elements 3.
  • the joint preferably has a width, to the longitudinal extent L of the group 30, of approximately 10 microns.
  • Pressure contacts 6 electrically and / or mechanically contacted or fastened. It is sufficient if the electrical contact only over two - -
  • the additional spring and / or pressure contacts can only serve for mechanical fastening.
  • FIG. 1 A further exemplary embodiment of an optoelectronic component 1 is shown in FIG.
  • Each group 30a, 30b has its own substrate 13, via which the basic elements 3 belonging to the respective group are integrally connected to one another.
  • a thickness D of the component 1, in a direction perpendicular to the mounting surface 5, is approximately 300 ⁇ m.

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Abstract

The invention relates to an optoelectronic component (1), at least one embodiment thereof comprising a planar base body (2) and at least one group (30) having at least two base elements (3), wherein each base element (3) is designed to have an optoelectronic semiconductor element (4). The base elements (3) are attached to a mounting surface (5) on a top side (31) of the base body (2). The base elements (3) of the group (30) are further laterally adjacently disposed on the mounting surface (5) and electrically connected in series. At least two base elements (3) of the group (30) are designed as a single piece. The group (30) of the base elements (3) electrically contacts the base body (2) by means of spring and/or pressure contacts (6).

Description

Beschreibungdescription
Optoelektronisches BauteilOptoelectronic component
Es wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben.An optoelectronic component is specified.
Optoelektronische Bauteile wie etwa Leucht- oder Fotodioden haben eine breite technische Anwendung gefunden. Einige Gesichtspunkte, die der Verbreitung von solchen Bauteilen Vorschub leisteten, sind deren hohe Effizienz und große Lebensdauer. Einzelne optoelektronische Bauteile, wie beispielsweise Leuchtdiodenchips, lassen sich auf vielfältige Weise zu verschiedenartigen Lichtquellen kombinieren. Verbünde aus Halbleiterchips können hierbei beispielsweise modular aufgebaut sein.Optoelectronic components such as light emitting or photodiodes have found a wide technical application. Some aspects that have contributed to the proliferation of such components are their high efficiency and long life. Individual optoelectronic components, such as, for example, light-emitting diode chips, can be combined in many ways to form different types of light sources. Composites of semiconductor chips can in this case be modular, for example.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein gut handhabbares optoelektronisches Bauteil anzugeben.One problem to be solved is to specify an easily manageable optoelectronic component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses einen planaren Grundkörper. Planar kann hierbei bedeuten, dass der Grundkörper zwei einander gegenüberliegende, eben ausgestaltete, parallel zueinander orientierte Hauptseiten aufweist. Die Hauptseiten können hierbei etwa von einer Ausnehmung durchdrungen sein. Der Grundkörper ist insbesondere mechanisch starr und selbsttragend ausgestaltet. Der Grundkörper kann zum Beispiel einen quadratischen oder rechteckigen Grundriss aufweisen. Ebenso möglich ist beispielsweise ein hexagonaler oder trigonaler Grundriss.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, this comprises a planar main body. Planar may mean that the main body has two opposing, just designed, mutually parallel main sides. The main sides can be penetrated by about a recess. The main body is designed in particular mechanically rigid and self-supporting. The main body can have, for example, a square or rectangular floor plan. Also possible, for example, a hexagonal or trigonal floor plan.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weist dieses zumindest eine Gruppe von Grundelementen auf. Die Gruppe umfasst wenigstens zwei Grundelemente, bevorzugt eine Mehrzahl von Grundelementen.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, this has at least one group of Basic elements. The group comprises at least two basic elements, preferably a plurality of basic elements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist jedes Grundelement mit einem, insbesondere mit genau einem, optoelektronischen Halbleiterelement gestaltet. Beispielsweise umfasst das Grundelement ein Substrat, auf dem das Halbleiterelement aufgebracht und mit dem es elektrisch kontaktiert ist. Das Halbleiterelement ist beispielsweise ein Leuchtdiodenchip. Bei dem Halbleiterelement kann es sich um einen Dünnfilmchip oder um eine substratlose Leuchtdiode handeln. Derartige Halbleiterelemente sind in der Druckschrift WO 2005/081919 Al und in der Druckschrift DE 10 2007 004 304 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich des dort beschriebenen Halbleiterelements durch Rückbezug mit aufgenommen wird.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, each base element is designed with one, in particular with exactly one, optoelectronic semiconductor element. By way of example, the base element comprises a substrate on which the semiconductor element is applied and with which it is electrically contacted. The semiconductor element is, for example, a light-emitting diode chip. The semiconductor element may be a thin-film chip or a substrateless light-emitting diode. Such semiconductor elements are described in the document WO 2005/081919 A1 and in the document DE 10 2007 004 304 A1, the disclosure content of which is incorporated by reference with respect to the semiconductor element described therein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weist der Grundkörper eine Montagefläche an einer Oberseite auf. Die Montagefläche ist bevorzugt planar und eben ausgestaltet.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the main body has a mounting surface on an upper side. The mounting surface is preferably planar and planar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind die Grundelemente auf der Montagefläche des Grundkörpers angebracht. Das kann bedeuten, dass die Grundelemente auf der Montagefläche aufgeklebt oder aufgelötet sind. Bevorzugt jedoch sind die Grundelemente reversibel auf der Montagefläche angebracht, so dass, beispielsweise nach Ablauf der Lebensdauer eines Grundelements, dieses ersetzt werden kann. Ein solchesIn accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the basic elements are mounted on the mounting surface of the main body. This may mean that the basic elements are glued or soldered to the mounting surface. Preferably, however, the basic elements are reversibly mounted on the mounting surface, so that, for example, after the end of the life of a primitive, this can be replaced. Such
Anbringen kann mit Feder-, Spann- oder Druckkräften erfolgen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind die Grundelemente der Gruppe in einer Reihe lateral benachbart auf der Montagefläche angeordnet. Bezüglich einer Projektion auf die Montagefläche überlappen die Grundelemente also nicht.Attachment can be done with spring, tension or compression forces. In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the basic elements of the group are arranged in a row laterally adjacent to the mounting surface. With regard to a projection onto the mounting surface, therefore, the basic elements do not overlap.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind die Grundelemente der Gruppe elektrisch in Serie geschaltet. Das kann bedeuten, dass lediglich zwei elektrische Anschlüsse notwendig sind, um die gesamte Gruppe von Grundelementen elektrisch zu beschälten.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the basic elements of the group are electrically connected in series. This may mean that only two electrical connections are necessary to electrically energize the entire group of primitives.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind wenigstens zwei Grundelemente der Gruppe einstückig ausgeführt. Einstückig bedeutet hierbei, dass eine Vielzahl von Grundelementen ein gemeinsames Substrat aufweist, auf dem alle weiteren Komponenten der Grundelemente, insbesondere die optoelektronischen Halbleiterelemente, aufgebracht sind. Beispielsweise wird eine Vielzahl von Grundelementen im Waferverbund mit einemIn accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, at least two basic elements of the group are made in one piece. Integral here means that a plurality of basic elements has a common substrate, on which all other components of the basic elements, in particular the optoelectronic semiconductor elements, are applied. For example, a plurality of basic elements in the wafer composite with a
Wafer, der mit Silizium gestaltet sein kann, gefertigt. Der Wafer kann anschließend derart in Teile separiert werden, dass eines der Teile wenigstens zwei Grundelemente aufweist.Wafer, which may be designed with silicon manufactured. The wafer can then be separated into parts such that one of the parts has at least two basic elements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind die Grundelemente über Feder- und/oder Druckkontakte mit dem Grundkörper elektrisch kontaktiert. Die elektrische Kontaktierung erfolgt insbesondere über eine reversible Verbindung. Zur elektrischen Kontaktierung zwischen Grundkörper und der Gruppe der Grundelemente ist beispielsweise kein Lot oder kein elektrisch leitfähiger Kleber vonnöten. Die Kontaktierung ist beispielsweise über eine Spann-, Druck- oder Federkraft, die eine Komponente senkrecht zur Montageseite aufweisen kann, realisiert. Es ist möglich, dass eine elektrisch leitende Feder, die mit einer elektrischen Leitung des Grundkörpers verbunden ist, auf eine Leiterbahn des Grundelements drückt und somit zur elektrischen Kontaktierung dient.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the basic elements are electrically contacted with the base body via spring and / or pressure contacts. The electrical contacting takes place in particular via a reversible connection. For electrical contacting between the base body and the group of basic elements, for example, no solder or no electrically conductive adhesive is needed. The contacting is for example via a clamping, pressure or spring force, which is a component perpendicular to the mounting side, realized. It is possible that an electrically conductive spring, which is connected to an electrical line of the base body, presses on a conductor track of the base element and thus serves for electrical contacting.
In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses einen planaren Grundkörper und zumindest eine Gruppe mit wenigstens zwei Grundelementen, wobei jedes Grundelement mit einem optoelektronischenIn at least one embodiment of the optoelectronic component, this comprises a planar main body and at least one group with at least two basic elements, each basic element having an optoelectronic component
Halbleiterelement gestaltet ist. Die Grundelemente sind auf einer Montagefläche an einer Oberseite des Grundkörpers angebracht. Weiterhin sind die Grundelemente der Gruppe in einer Reihe lateral benachbart auf der Montagefläche angeordnet und elektrisch in Serie geschaltet. Wenigstens zwei Grundelemente der Gruppe sind einstückig ausgeführt. Die Gruppe der Grundelemente ist über Feder- und/oder Druckkontakte mit dem Grundkörper elektrisch kontaktiert.Semiconductor element is designed. The basic elements are mounted on a mounting surface on an upper side of the base body. Furthermore, the basic elements of the group are arranged in a row laterally adjacent to the mounting surface and electrically connected in series. At least two basic elements of the group are made in one piece. The group of basic elements is contacted via spring and / or pressure contacts with the main body electrically.
Es ist also eine Mehrzahl von Halbleiterelementen überIt is therefore a plurality of semiconductor elements via
Grundelemente auf einem Grundkörper angebracht. Die Mehrzahl von Halbleiterelementen kann somit im Verbund gehandhabt werden. Mit anderen Worten dient das Grundelement als eine Art standardisierter Zwischenträger, der zum Beispiel das Halbleiterelement umfasst. Da der Grundkörper größereBasic elements mounted on a base body. The plurality of semiconductor elements can thus be handled in combination. In other words, the primitive serves as a kind of standardized intermediate carrier comprising, for example, the semiconductor element. Because the main body bigger
Abmessungen aufweist als ein einzelnes Grundelement oder ein einzelnes Halbleiterelement, ist die Handhabung vereinfacht und die Empfindlichkeit des optoelektronischen Bauteils gegenüber Beschädigung, etwa bei der Montage, verringert.Having dimensions as a single primitive or a single semiconductor element, the handling is simplified and the sensitivity of the optoelectronic device against damage, such as during assembly, reduced.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind alle Grundelemente der Gruppe einstückig ausgeführt. Es weisen also alle Grundelemente beispielsweise ein gemeinsames Substrat auf . Die Grundelemente der Gruppe sind beispielsweise barrenartig angeordnet. Dadurch, dass alle Grundelemente einstückig ausgeführt sind, ist eine hohe Positioniergenauigkeit der Halbleiterelemente relativ zueinander ermöglicht, da die Halbleiterelemente beispielsweise im Waferverbund auf beispielsweise dem den Grundelementen gemeinsamen Substrat aufgebracht werden können. Eine hohe Positioniergenauigkeit derIn accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, all basic elements of the group are made in one piece. So all basic elements have, for example a common substrate. The basic elements of the group are arranged like ingots. Characterized in that all the basic elements are made in one piece, a high positioning accuracy of the semiconductor elements is relatively possible, since the semiconductor elements can be applied, for example, in the wafer composite on, for example, the basic elements common substrate. A high positioning accuracy of
Halbleiterelemente relativ zueinander kann eine Abbildung von vom optoelektronischen Bauteil erzeugter Strahlung erleichtern.Semiconductor elements relative to one another may facilitate imaging of radiation generated by the optoelectronic device.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils befindet sich die Montagefläche in einer Ausnehmung des Grundkörpers . Die Ausnehmung durchdringt insbesondere die Oberseite des Grundkörpers. Aufgrund der Ausnehmung gebildete Begrenzungsflächen des Grundkörpers, die in Draufsicht auf die Oberseite des Grundkörpers sichtbar sind, werden als zur Oberseite gehörig betrachtet . Die Ausnehmung kann so gestaltet sein, dass ein passgenaues Anbringen derAccording to at least one embodiment of the optoelectronic component, the mounting surface is located in a recess of the base body. The recess in particular penetrates the upper side of the main body. Due to the recess formed boundary surfaces of the body, which are visible in plan view of the top of the body are considered to belong to the top. The recess can be designed so that a fitting fit the
Grundelemente einer Gruppe in der Ausnehmung ermöglicht ist. Hierdurch ist ebenfalls ein guter thermischer Kontakt zwischen Grundelement und Grundkörper gewährleistet. Beispielsweise kann über die Ausnehmung erreicht werden, dass die sich in der Ausnehmung auf der Montagefläche befindlichen Grundelemente mindestens bezüglich zwei, insbesondere bezüglich drei lateralen Richtungen mechanisch fixiert sind. Eine Ausnehmung erleichtert auch eine Kontaktierung über Feder- und/oder Druckkontakte, da die Grundelemente in der Ausnehmung, beispielsweise an Randbereichen der Ausnehmung, mit vergleichsweise hoher Genauigkeit relativ zum Grundkörper positionierbar sind. Mit anderen Worten bildet der Randbereich der Ausnehmung, zumindest stellenweise, einen Anschlag für zumindest ein Grundelement, so dass das Grundelement den Randbereich der Ausnehmung berührt.Basic elements of a group in the recess is made possible. As a result, a good thermal contact between the base member and the base body is also ensured. For example, it can be achieved via the recess that the base elements located in the recess on the mounting surface are mechanically fixed at least with respect to two, in particular with respect to three lateral directions. A recess also facilitates contacting via spring and / or pressure contacts, since the basic elements in the recess, for example at edge regions of the recess, can be positioned relative to the base body with comparatively high accuracy. In other words, the edge region of the recess, at least in places, forms a Stop for at least one base element, so that the base element touches the edge region of the recess.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils erfolgt eine mechanische Kontaktierung der Gruppe der Grundelemente am Grundkörper durch die Feder- und/oder Druckkontakte. Beispielsweise werden die Grundelemente der Gruppe durch die Federkontakte auf die Montagefläche gepresst und hierdurch fixiert. Bevorzugt erfolgt auch die mechanische Befestigung der Gruppe der Grundelemente über die Feder- und/oder Druckkontakte. Das heißt, die Gruppe der Grundelemente kann ohne Zuhilfenahme von Haftvermittlern wie Klebern oder Lote insbesondere reversibel am Grundkörper befestigt sein. Ist im Betrieb des optoelektronischen Bauteils eine Gruppe der Grundelemente etwa ausgefallen, so kann diese ohne größeren Aufwand ersetzt werden.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, a mechanical contacting of the group of the basic elements takes place on the main body by the spring and / or pressure contacts. For example, the basic elements of the group are pressed by the spring contacts on the mounting surface and thereby fixed. Preferably, the mechanical attachment of the group of basic elements via the spring and / or pressure contacts. That is, the group of primitives can be reversibly attached to the body without the aid of adhesion promoters such as adhesives or solders. If a group of the basic elements has failed during operation of the optoelectronic component, it can be replaced without much effort.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils erfolgt eine elektrische Verbindung zwischen zwei benachbarten Grundelementen der Gruppe über eine einstückige, flächig ausgestaltete Leiterbahn an einer dem Grundkörper abgewandten Grundelementoberseite. Die Leiterbahn steht insbesondere nicht in direktem Kontakt zum Grundkörper. Sind die Grundelemente im Waferverbund gefertigt, so können die Leiterbahnen grundelementübergreifend ebenfalls im Waferverbund gefertigt sein.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, an electrical connection between two adjacent basic elements of the group takes place via an integral, areally configured conductor track on a base element upper side facing away from the main body. The conductor is in particular not in direct contact with the body. If the basic elements are produced in the wafer composite, the printed conductors can also be fabricated in the wafer composite across all elementary elements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind die einzelnen Grundelemente, im Rahmen der Herstellungstoleranzen, identisch ausgestaltet. Mit anderenIn accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the individual basic elements are designed identically within the scope of the manufacturing tolerances. With others
Worten gleichen sich die Grundelemente einander. Hierdurch ist es ermöglicht, dass das optoelektronische Bauteil modular aufgebaut sein kann. Beispielsweise kann die Anzahl an - -Words, the basic elements are similar to each other. This makes it possible that the optoelectronic component can be modular. For example, the number of - -
Grundelementen, die eine Gruppe umfasst, hierdurch auf einfache Art variiert und/oder angepasst werden. Auch verschiedenartige Grundkörper sind ohne großen Aufwand mit den Grundelementen kombinierbar.Basic elements comprising a group, thereby easily varied and / or adapted. Even different basic body can be combined with the basic elements without much effort.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weisen die Halbleiterelemente elektrische Kontakte auf, die sich auf einander gegenüberliegenden Hauptflächen der Halbleiterelemente befinden. Die Halbleiterelemente sind also insbesondere nicht als Flip-Chips gestaltet.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the semiconductor elements have electrical contacts which are located on mutually opposite main surfaces of the semiconductor elements. The semiconductor elements are therefore not designed in particular as flip-chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind die Federkontakte mit Federbügeln gestaltet. Federbügel ermöglichen einen vergleichsweise hohen mechanischen Anpressdruck der Grundelemente auf der Montagefläche. Außerdem können über Federbügel verhältnismäßig große laterale Toleranzen bezüglich der elektrischen Kontaktierung der Grundelemente mit dem Grundkörper akzeptiert werden.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the spring contacts are designed with spring clips. Spring clips allow a comparatively high mechanical contact pressure of the basic elements on the mounting surface. In addition, relatively large lateral tolerances with respect to the electrical contacting of the basic elements with the basic body can be accepted via spring clips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils überragen die Halbleiterelemente den Grundkörper, in einer Richtung senkrecht zur Montagefläche, mindestens teilweise. Insbesondere überragen die Halbleiterelemente den Grundkörper vollständig. Das heißt insbesondere, dass sich die Halbleiterelemente nicht in einem durch die Ausnehmung gebildeten Volumen beziehungsweise Hohlraum befinden.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the semiconductor elements project at least partially beyond the base body in a direction perpendicular to the mounting surface. In particular, the semiconductor elements completely project beyond the main body. This means in particular that the semiconductor elements are not located in a volume or cavity formed by the recess.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist zwischen zumindest zwei Grundelementen derAccording to at least one embodiment of the optoelectronic component is between at least two basic elements of
Gruppe eine Fuge angebracht. Die Fuge dient zum Ausgleich unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten von Grundelementen und Grundkörper. Sind beispielsweise mehr als - -Group attached a joint. The joint serves to compensate for different thermal expansion coefficients of basic elements and basic body. For example, are more than - -
zehn oder mehr als 50 Grundelemente einstückig ausgeführt, so kann im Betrieb des optoelektronischen Bauteils entstehende Wärme zu thermisch bedingten Spannungen zwischen den Grundelementen und dem Grundkörper führen. Über eine Fuge können diese thermischen Spannungen reduziert werden. Die Fuge kann dadurch realisiert werden, dass zwei nicht einstückig ausgeführte Grundelemente direkt aneinander stoßen. Bevorzugt ist die Fuge mit Luft gefüllt. Ebenso möglich ist es aber auch, dass ein Puffermaterial, etwa ein Silikon, die Fuge mindestens teilweise füllt. Da die lateralen Ausmessungen des optoelektronischen Bauteils im Bereich von mm bis cm liegen, ist es ausreichend, dass die Fuge eine Breite im Bereich von 1 μm bis 200 μm, insbesondere zwischen 5 μm und 35 μm, aufweist. Es ist auch möglich, dass die Fuge zwei benachbarte Grundelemente nicht vollständig voneinander trennt. Die Fuge kann also auch eine lokale Reduzierung einer Dicke eines den Grundelementen gemeinsamen Substrats, in einer Richtung senkrecht zur Montagefläche, darstellen. Bevorzugt jedoch sind die benachbarten Grundelemente vollständig voneinander separiert.If one or more than 50 basic elements are embodied in one piece, then heat arising during operation of the optoelectronic component can lead to thermally induced stresses between the basic elements and the main body. Via a joint these thermal stresses can be reduced. The joint can be realized in that two non-integral executed basic elements abut directly against each other. Preferably, the gap is filled with air. But it is also possible that a buffer material, such as a silicone, at least partially fills the joint. Since the lateral dimensions of the optoelectronic component are in the range of mm to cm, it is sufficient that the gap has a width in the range of 1 .mu.m to 200 .mu.m, in particular between 5 .mu.m and 35 .mu.m. It is also possible that the joint does not completely separate two adjacent primitives. Thus, the joint may also represent a local reduction of a thickness of a substrate common to the primitives, in a direction perpendicular to the mounting surface. Preferably, however, the neighboring primitives are completely separated from each other.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses mindestens zwei Gruppen von Grundelementen. Hierdurch kann ein matrix- beziehungsweise arrayartiger Aufbau des optoelektronischen Bauteils realisiert werden. Das optoelektronische Bauteil kann auch eine pixelartige Struktur aufweisen.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, this comprises at least two groups of basic elements. In this way, a matrix or array-like structure of the optoelectronic component can be realized. The optoelectronic component can also have a pixel-like structure.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind die mindestens zwei Gruppen des Bauteils, in einer Richtung senkrecht zu einer Längsausdehnung der Gruppen, lateral nebeneinander angeordnet. Beispielsweise sind die Gruppen von Grundelementen streifenartig gestaltet. - S -In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the at least two groups of the component are arranged laterally next to one another in a direction perpendicular to a longitudinal extent of the groups. For example, the groups of primitives are striped. - S -
Werden mehrere Streifen bezüglich der Längsausdehnung nebeneinander gelegt, so ist ein arrayartiger Aufbau des optoelektronischen Bauteils erleichtert.If several strips are juxtaposed with respect to the longitudinal extent, an array-like structure of the optoelectronic component is facilitated.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weisen wenigstens zwei Grundelemente der Gruppe an Randflächen Vereinzelungsspuren auf. Randflächen sind insbesondere solche Flächen, die eine Verbindung zwischen einer dem Grundkörper zugewandten Hauptseite der Grundelemente mit der Grundelementoberseite herstellen. Die Vereinzelungsspuren können auf einen Säge-, Laser- oder Brechprozess zurückzuführen sein.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, at least two basic elements of the group have singulation tracks on edge surfaces. Edge surfaces are, in particular, those surfaces which produce a connection between a main side of the basic elements facing the base body and the base element upper side. The singulation traces can be due to a sawing, laser or crushing process.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist dieses ohne Bond-Drähte gestaltet. Bond-Drähte können mechanisch nur schwach belastet werden, ohne eine Zerstörung der Bond-Drähte zu verursachen. Ebenso ist das Aufbringen von Bond-Drähten vergleichsweise aufwändig.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, this is designed without bond wires. Bond wires can be mechanically stressed only lightly, without causing destruction of the bond wires. Likewise, the application of bonding wires is comparatively complicated.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils besteht dieses aus dem Grundkörper, der Gruppe von Grundelementen, den Feder- und/oder Druckkontakten und elektrischen Leitungen. Die elektrischen Leitungen können hierbei elektrische Kontakte des Halbleiterelements, Leiterbahnen des Grundkörpers oder der Grundelemente und/oderAccording to at least one embodiment of the optoelectronic component, this consists of the basic body, the group of basic elements, the spring and / or pressure contacts and electrical lines. The electrical lines can in this case electrical contacts of the semiconductor element, conductor tracks of the main body or of the basic elements and / or
Durchkontaktierungen umfassen. Das optoelektronische Bauteil weist insbesondere keinen Rahmen auf, der die Grundelemente und/oder die Halbleiterelemente umrandet. Ebenso wenig weist das Bauteil eine Abdeckung, etwa in Form einer Glasplatte, oder einen das Halbleiterelement umgebenden Vergusskörper auf . Hierdurch ist ein besonders kompaktes optoelektronisches Bauteil realisierbar. - -Include vias. In particular, the optoelectronic component has no frame which surrounds the basic elements and / or the semiconductor elements. Nor does the component have a cover, for example in the form of a glass plate, or a potting body surrounding the semiconductor element. As a result, a particularly compact optoelectronic component can be realized. - -
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils beträgt eine Dicke des Bauteils, in einer Richtung senkrecht zur Montagefläche, weniger als 500 μm, insbesondere weniger als 300 μm, bevorzugt weniger als 200 μm. Weisen die Halbleiterelemente eine Dicke von höchstens 20 μm und dieIn accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, a thickness of the component, in a direction perpendicular to the mounting surface, is less than 500 μm, in particular less than 300 μm, preferably less than 200 μm. If the semiconductor elements have a thickness of at most 20 microns and the
Grundelemente ein Substrat mit einer Dicke von höchstens 200 μm auf und befindet sich das Substrat der Grundelemente vollständig oder nahezu vollständig in der Ausnehmung, so kann ein mechanisch stabiler Grundkörper mit einer Dicke von mehreren 100 μm verwendet werden, um ein derartiges optoelektronisches Bauteil zu realisieren. Die Dicke des Bauteils kann somit im Wesentlichen durch die Dicke des Grundkörpers bestimmt sein.Basic elements, a substrate having a thickness of at most 200 .mu.m and is the substrate of the basic elements completely or almost completely in the recess, so a mechanically stable base body with a thickness of several 100 microns can be used to realize such an optoelectronic device. The thickness of the component can thus be determined essentially by the thickness of the base body.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst die Gruppe wenigstens sechs Grundelemente, die einstückig ausgeführt sind.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the group comprises at least six basic elements, which are made in one piece.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist ein Verhältnis der lateralen Ausdehnung derAccording to at least one embodiment of the optoelectronic component, a ratio of the lateral extent of the
Grundelemente, in einer Richtung parallel zur Montagefläche, kleiner als 4, insbesondere kleiner als 2,5. Das heißt, eine Längsseite des Grundelements ist höchstens 2,5-mal beziehungsweise viermal länger als eine Querseite des Grundelements. Bevorzugt liegt das Verhältnis der lateralen Ausdehnungen im Bereich zwischen 1,5 und 2,5.Basic elements, in a direction parallel to the mounting surface, less than 4, in particular less than 2.5. That is, a longitudinal side of the base member is at most 2.5 times or four times longer than a lateral side of the base member. Preferably, the ratio of the lateral extents is in the range between 1.5 and 2.5.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der Grundkörper mit einer Keramik, einer Metallkernplatine oder einem Halbleitermaterial, insbesondere mit Silizium, gestaltet. Solche Materialen können eine hohe thermische Leitfähigkeit von mehr als 50 W/ (m K) aufweisen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist die Gruppe der Grundelemente mit genau zwei Feder- und/oder Druckkontakten kontaktiert. Bevorzugt ist die Gruppe der Grundelemente über die Feder- und/oder Druckkontakte auch am Grundkörper befestigt.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the base body is designed with a ceramic, a metal core board or a semiconductor material, in particular with silicon. Such materials can have a high thermal conductivity of more than 50 W / (m K). In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the group of the basic elements is contacted with exactly two spring and / or pressure contacts. Preferably, the group of basic elements via the spring and / or pressure contacts is also attached to the body.
Einige Anwendungsbereiche, in denen hier beschriebene optoelektronische Bauteile Verwendung finden können, sind etwa die Hinterleuchtung von Displays oder Anzeigeeinrichtungen. Weiterhin können die hier beschriebenen optoelektronischen Bauteile auch in Beleuchtungseinrichtungen eingesetzt werden. Die hier beschriebenen optoelektronischen Bauteile können zum Beispiel in Projektoren, in Scheinwerfern, insbesondere in Kfz -Scheinwerfern, oder in Lichtstrahlern verwendet werden. Ebenso ist es möglich, dass hier beschriebene optoelektronische Bauteile im Bereich der Allgemeinbeleuchtung, insbesondere für großflächige Beleuchtungseinrichtungen, eingesetzt werden.Some areas of application in which optoelectronic components described here can be used are, for example, the backlighting of displays or display devices. Furthermore, the optoelectronic components described here can also be used in illumination devices. The optoelectronic components described here can be used, for example, in projectors, in headlamps, in particular in motor vehicle headlamps, or in light emitters. Likewise, it is possible that optoelectronic components described here are used in the field of general lighting, in particular for large-area lighting devices.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.Hereinafter, an optoelectronic device described here will be explained in more detail with reference to the drawings based on embodiments. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, there are no scale relationships shown, but individual elements can be shown exaggerated for better understanding.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine schematische Draufsicht (A) und eine schematische Schnittdarstellung (B) eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauteils, und - -Figure 1 is a schematic plan view (A) and a schematic sectional view (B) of an embodiment of an optoelectronic device described herein, and - -
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung einesFigure 2 is a schematic sectional view of a
Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauteils mit zwei Gruppen von Grundelementen.Embodiment of an optoelectronic device described here with two groups of basic elements.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 1 dargestellt. Ein Grundkörper 2, der mit einer Metallkernplatine oder mit einer mit elektrischen Leitungen versehenen Keramik gestaltet ist, weist eine Ausnehmung 7 auf. Durch die Ausnehmung 7 ist eine Oberseite 9 des Grundkörpers 2 durchdrungen. Eine Hauptfläche der Ausnehmung 7 bildet eine Montagefläche 5. Auf der Montagefläche 5 ist eine Gruppe 30 von Grundelementen 3 angebracht. Gemäß Figur 1 besteht die Gruppe 30 aus sechsFIG. 1 shows an exemplary embodiment of an optoelectronic component 1. A base body 2, which is designed with a metal core board or with a ceramic provided with electrical lines, has a recess 7. Through the recess 7, an upper side 9 of the base body 2 is penetrated. A main surface of the recess 7 forms a mounting surface 5. On the mounting surface 5, a group 30 of primitives 3 is mounted. According to FIG. 1, the group 30 consists of six
Grundelementen, die bezüglich einer Längsausdehnung L lateral benachbart angeordnet sind. Die Anzahl der Grundelemente 3 der Gruppe 30 ist hierbei skalierbar. Die Gruppe 30 der Grundelemente 3 ist passgenau in die Ausnehmung 7 eingebracht.Basic elements, which are arranged laterally adjacent to a longitudinal extent L. The number of basic elements 3 of the group 30 is scalable here. The group 30 of the basic elements 3 is accurately inserted into the recess 7.
Die Grundelemente 3 sind, im Rahmen derThe basic elements 3 are, in the context of
Herstellungstoleranzen, zueinander identisch ausgestaltet und weisen ein Verhältnis von Längs- zu Querseite von zirka 2,4 auf. Auf einer Grundelementoberseite 31 sind Leiterbahnen 8 und ein elektrischer Kontakt 17b angebracht. Die einzelnen Grundelemente 3 sind über die Leiterbahnen 8 elektrisch in Serie geschaltet. Die Leiterbahnen 8 sind durch eine Grundelementgrenze 15 physisch nicht unterbrochen.Manufacturing tolerances, designed to be identical to each other and have a ratio of longitudinal to transverse side of about 2.4. On a base member top 31 conductor tracks 8 and an electrical contact 17 b are mounted. The individual basic elements 3 are electrically connected in series via the conductor tracks 8. The printed conductors 8 are not physically interrupted by a basic element boundary 15.
Auf dem mit der Grundelementoberseite 31 in Kontakt stehendem elektrischen Kontakt 17b befindet sich ein optoelektronisches Halbleiterelement 4. Das Halbleiterelement 4 ist als substratloser Leuchtdiodenchip gestaltet und weist eine Dicke von weniger als 20 μra auf. An einer dem Substrat 13 abgewandten Lichtaustrittsfläche 14 des Halbleiterelements 4 befindet sich ein weiterer elektrischer Kontakt 17a. Über die elektrischen Kontakte 17a, 17b erfolgt die Stromeinspeisung in das Halbleiterelement 4. Die elektrischen Leiterbahnen 8 sind einerseits mit dem Kontakt 17b und andererseits, über eine Brücke 12, mit dem elektrischen Kontakt 17a an der Lichtaustrittsfläche 14 elektrisch verbunden.An optoelectronic semiconductor element 4 is located on the electrical contact 17b which is in contact with the base element top side 31. The semiconductor element 4 is referred to as substratloser LED chip designed and has a thickness of less than 20 μra. On a side facing away from the substrate 13 light exit surface 14 of the semiconductor element 4 is another electrical contact 17a. The electric feeds 8 are electrically connected on the one hand to the contact 17b and on the other hand, via a bridge 12, to the electrical contact 17a at the light exit surface 14 via the electrical contacts 17a, 17b.
Das Substrat 13 des Grundelements 3 befindet sich nahezu vollständig in der Ausnehmung 7. Das Halbleiterelement 4 überragt den Grundkörper 2, in einer Richtung senkrecht zur Montagefläche 5, vollständig.The substrate 13 of the base member 3 is located almost completely in the recess 7. The semiconductor element 4 projects beyond the base body 2, in a direction perpendicular to the mounting surface 5, completely.
Die sechs Grundelemente 3 der Gruppe 30 sind einstückig ausgeführt. Das heißt, alle Grundelemente 3 verfügen über dasselbe, die Grundelemente 3 übergreifende Substrat 13. Das Substrat 13 kann mit Silizium gestaltet sein. Einzelne Grundelemente 3 sind durch die Grundelementgrenze 15 von einander separiert. Die Grundelementgrenze 15 ist bevorzugt eine fiktive Linie, die eine Art Einheitszelle bezüglich der Grundelemente 3 angibt.The six basic elements 3 of group 30 are made in one piece. That is, all the basic elements 3 have the same, the basic elements 3 cross substrate 13. The substrate 13 may be designed with silicon. Individual primitives 3 are separated from each other by the primitive boundary 15. The primitive boundary 15 is preferably a fictitious line indicating a kind of unit cell with respect to the primitives 3.
Die Gruppe 30 der Grundelemente 3 kann im Waferverbund erzeugt werden. Hierzu werden auf dem Substrat 13 die Leiterbahnen 8 und gegebenenfalls die elektrischen Kontakte 17b, etwa über einen photolithographischen Prozess, erzeugt. Anschließend werden die optoelektronischen Halbleiterelemente 4, zum Beispiel über einen Wafertransferprozess, auf demThe group 30 of the basic elements 3 can be produced in the wafer composite. For this purpose, the printed conductors 8 and optionally the electrical contacts 17b, for example via a photolithographic process, are generated on the substrate 13. Subsequently, the optoelectronic semiconductor elements 4, for example via a wafer transfer process, on the
Substrat 13 aufgebracht. Durch den Wafertransferprozess kann eine hohe Positioniergenauigkeit der Halbleiterelemente relativ zueinander gewährleistet sein. Die relative Positioniergenauigkeit beträgt im Wesentlichen der Genauigkeit eines fotolithographischen Herstellungsprozesses bei der Herstellung der Halbleiterelemente 4.Substrate 13 applied. By the wafer transfer process, a high positioning accuracy of the semiconductor elements can be ensured relative to each other. The relative Positioning accuracy is substantially the accuracy of a photolithographic manufacturing process in the manufacture of the semiconductor elements 4.
Über das Erstellen von Brücken 12 erfolgt eine Kontaktierung an der Lichtaustrittsfläche 14 der Halbleiterelemente 4. Die Brücken 12 können mit einem elektrisch isolierenden Lack in Verbindung mit einer darauf befindlichen Metallisierung gestaltet sein.About the creation of bridges 12 is a contacting at the light exit surface 14 of the semiconductor elements 4. The bridges 12 may be designed with an electrically insulating paint in conjunction with a metallization thereon.
In einem nachfolgenden Prozessschritt kann das Substrat 13 in einzelne Riegel oder Barren, etwa über Sägen, zertrennt werden. Das Zertrennen erfolgt bevorzugt entlang der Grundelementgrenzen 15. Die Längsausdehnung L einer Gruppe 30 und somit die Anzahl deren Grundelemente 3 ist bei einer derart hergestellten Gruppe 30 prinzipiell lediglich durch den Durchmesser des Substrats 13, über das die Grundelemente 3 erzeugt sind, limitiert. Durch ein derartiges Separieren eines das Substrat 13 umfassenden Wafers weisen mindestens Randflächen 11 des, bezüglich der Längsausdehnung L, ersten und letzten Grundelements 3 Vereinzelungsspuren auf.In a subsequent process step, the substrate 13 can be cut into individual bars or ingots, for example via saws. The severing is preferably along the base element boundaries 15. The longitudinal extent L of a group 30 and thus the number of its basic elements 3 is limited in principle for a group 30 thus produced only by the diameter of the substrate 13, over which the base elements 3 are generated. As a result of such a separation of a wafer comprising the substrate 13, at least edge surfaces 11 of the first and last base element 3, with respect to the longitudinal extent L, have singulation tracks.
Die Gruppe 30 der Grundelemente 3 ist über mit Federbügeln gestalteten Federkontakten 6 elektrisch mit dem Grundkörper 2 kontaktiert und ebenfalls über die Federkontakte 6 mechanisch am Grundkörper 2 befestigt. Der Grundkörper 2 weist in Figur 1 nicht dargestellte elektrische Leitungen auf, mit denen eine elektrische Verbindung zwischen einem externen, nicht zum optoelektronischen Bauteil gehörigen und nicht gezeichneten Gerät beziehungsweise Träger und den Grundelementen 3 der Gruppe 30 herstellbar ist. Abhängig von der konkreten Anwendung kann der Grundkörper 2 verschiedene Formgebungen aufweisen. Durch die Verwendung der Gruppe 30 von Grundelementen 3 können in verschiedenen Grundkörpern 2, die für verschiedene konkrete Anwendungen konzipiert sind, gleich gestaltete Grundelemente 3 und/oder Halbleiterelemente 4 verwendet werden. Insbesondere kann die Anzahl der Grundelemente 3, die eine Gruppe 30 umfasst und die Anzahl an Gruppen 30, die auf einem Grundkörper 2 angebracht sind, auf diese Weise effizient und ohne großen Aufwand angepasst werden.The group 30 of the basic elements 3 is contacted via spring contacts designed with spring clips 6 electrically connected to the base body 2 and also mechanically fixed to the main body 2 via the spring contacts 6. The base body 2 has electrical lines, not shown in Figure 1, with which an electrical connection between an external, not part of the optoelectronic device and not shown device or carrier and the basic elements 3 of the group 30 can be produced. Depending on the specific application of the main body 2 may have different shapes. By using the group 30 of basic elements 3, in different basic bodies 2, which are designed for various concrete applications, identically designed basic elements 3 and / or semiconductor elements 4 are used. In particular, the number of basic elements 3 comprising a group 30 and the number of groups 30 mounted on a base body 2 can be adjusted in this way efficiently and without great expense.
Über ein derart gestaltetes optoelektronisches Bauteil 1 können also verschiedene Module aufgebaut werden, die gleiche Grundelemente 3, gegebenenfalls in unterschiedlicher Anzahl, und unterschiedliche Grundkörper 2 umfassen.By means of an optoelectronic component 1 designed in this way, various modules can be constructed which comprise the same basic elements 3, optionally in different numbers, and different base bodies 2.
Weist die Gruppe 30 der Grundelemente 3 eine große Anzahl an Grundelementen 3 auf, beispielsweise 50 oder mehrIf the group 30 of the basic elements 3 has a large number of basic elements 3, for example 50 or more
Grundelemente 3, so können im Betrieb des optoelektronischen Bauteils 1 Spannungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Grundkörpers 2 und der Grundelemente 3, insbesondere des Substrats 13, auftreten. In diesem Falle kann, anders als in Figur IA gezeigt, die Gruppe 30 durch eine nicht dargestellte Fuge in zwei Untergruppen separiert sein. Durch die Fuge sind zwei benachbarte Grundelemente 3 voneinander separiert. Die Gruppe 30 kann also aus zwei aneinander gefügten, einzelnen, streifenförmigen Barren von Grundelementen 3 bestehen. Die Fuge weist bevorzugt eine Breite, zur Längsausdehnung L der Gruppe 30, von zirka 10 μm auf.Basic elements 3, 1 voltages can occur during operation of the optoelectronic component 1 due to different thermal expansion coefficients of the material of the base body 2 and the base elements 3, in particular of the substrate 13. In this case, unlike in FIG. 1A, the group 30 may be separated into two subgroups by a joint (not shown). Through the joint, two adjacent basic elements 3 are separated from each other. The group 30 may thus consist of two joined, individual, strip-shaped ingot of basic elements 3. The joint preferably has a width, to the longitudinal extent L of the group 30, of approximately 10 microns.
Optional kann, anders als in Figur IA illustriert, die Gruppe 30 der Grundelemente 3 mit mehr als zwei Feder- und/oderOptionally, unlike illustrated in Figure IA, the group 30 of the basic elements 3 with more than two spring and / or
Druckkontakten 6 elektrisch und/oder mechanisch kontaktiert beziehungsweise befestigt werden. Es ist hierbei ausreichend, wenn die elektrische Kontaktierung lediglich über zwei sich - -Pressure contacts 6 electrically and / or mechanically contacted or fastened. It is sufficient if the electrical contact only over two - -
aneinander gegenüberliegenden, kurzen Seiten der Gruppe 30 befinden und somit das bezüglich der Längsausdehnung L erste und letzte Grundelement 3 elektrisch kontaktiert. Die zusätzlichen Feder- und/oder Druckkontakte können ausschließlich zur mechanischen Befestigung dienen.are located opposite each other, short sides of the group 30 and thus with respect to the longitudinal extent L first and last primitive 3 electrically contacted. The additional spring and / or pressure contacts can only serve for mechanical fastening.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 1 ist in Figur 2 gezeigt. In der Ausnehmung 7 befinden sich zwei Gruppen 30a, 30b von Grundelementen 3. Jede Gruppe 30a, 30b weist ein eigenes Substrat 13 auf, über das die zur jeweiligen Gruppe gehörigen Grundelemente 3 einstückig miteinander verbunden sind. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur ein Federkontakt 6 bezüglich der Gruppe 30b in Figur 2 dargestellt. Eine Dicke D des Bauteils 1, in einer Richtung senkrecht zur Montagefläche 5, beträgt zirka 300 μm.A further exemplary embodiment of an optoelectronic component 1 is shown in FIG. In the recess 7 there are two groups 30a, 30b of basic elements 3. Each group 30a, 30b has its own substrate 13, via which the basic elements 3 belonging to the respective group are integrally connected to one another. To simplify the illustration, only one spring contact 6 with respect to group 30b is shown in FIG. A thickness D of the component 1, in a direction perpendicular to the mounting surface 5, is approximately 300 μm.
Anders als in Figur 2 dargestellt ist es ebenso möglich, dass alle Grundelemente 3 der Gruppen 30a, 30b auf einem gemeinsamen, die gesamte Ausnehmung 7 ausfüllenden Substrat 13 aufgebracht sind.Unlike shown in Figure 2, it is also possible that all the basic elements 3 of the groups 30a, 30b are applied to a common, the entire recess 7 filling substrate 13.
Die hier beschriebene 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. - -The invention described here is not limited by the description based on 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. - -
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2008 051 044.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. This patent application claims the priority of German Patent Application 10 2008 051 044.0, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.

Claims

- -Patentansprüche - Patent claims
1. Optoelektronisches Bauteil (1) mit1. Optoelectronic component (1) with
- einem planaren Grundkörper (2), - zumindest einer Gruppe (30) mit wenigstens zweia planar basic body (2), at least one group (30) with at least two
Grundelementen (3), wobei jedes Grundelement (3) mit einem optoelektronischen Halbleiterelement (4) gestaltet ist, wobei - die Grundelemente (3) auf einer Montagefläche (5) an einer Oberseite (9) des Grundkörpers (2) angebracht sind,Basic elements (3), wherein each base element (3) is designed with an optoelectronic semiconductor element (4), wherein - the base elements (3) are mounted on a mounting surface (5) on an upper side (9) of the base body (2),
- die Grundelemente (3) der Gruppe (30) in einer Reihe lateral benachbart auf der Montagefläche (6) angeordnet und elektrisch in Serie geschaltet sind,the basic elements (3) of the group (30) are arranged in a row laterally adjacent to the mounting surface (6) and electrically connected in series,
- wenigstens zwei Grundelemente (3) der Gruppe (30) einstückig ausgeführt sind, und- At least two basic elements (3) of the group (30) are made in one piece, and
- die Gruppe (30) der Grundelemente (3) über Feder- und/oder Druckkontakte (6) mit dem Grundkörper (2) elektrisch kontaktiert ist.- The group (30) of the basic elements (3) via spring and / or pressure contacts (6) is electrically contacted with the base body (2).
2. Optoelektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 1, bei dem alle Grundelemente (3) der Gruppe (30) einstückig ausgeführt sind.2. Optoelectronic component (1) according to claim 1, wherein all the basic elements (3) of the group (30) are made in one piece.
3. Optoelektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem sich die Montagefläche (5) in einer Ausnehmung3. Optoelectronic component (1) according to claim 1 or 2, wherein the mounting surface (5) in a recess
(7) des Grundkörpers (2) befindet.(7) of the main body (2) is located.
4. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine mechanische Kontaktierung der Gruppe (30) - -4. Optoelectronic component (1) according to one of the preceding claims, in which a mechanical contacting of the group (30) - -
der Grundelemente (3) am Grundkörper (2) durch die Feder- und/oder Druckkontakte (6) erfolgt.the basic elements (3) on the base body (2) by the spring and / or pressure contacts (6).
5. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine elektrische Verbindung zwischen zwei benachbarten Grundelementen (3) der Gruppe (30) über eine einstückige, flächig gestaltete Leiterbahn (8) an einer dem Grundkörper (2) abgewandten Grundelementoberseite (31) erfolgt.5. Optoelectronic component (1) according to one of the preceding claims, in which an electrical connection between two adjacent basic elements (3) of the group (30) via a one-piece, areal shaped conductor track (8) on a base body (2) facing away from the top element ( 31).
6. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterelemente (4) elektrische Kontakte (17) auf einander gegenüberliegenden Hauptflächen der Halbleiterelemente (4) aufweisen.6. Optoelectronic component (1) according to one of the preceding claims, in which the semiconductor elements (4) have electrical contacts (17) on mutually opposite main surfaces of the semiconductor elements (4).
7. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Federkontakte (6) mit einem Federbügel gestaltet sind.7. Optoelectronic component (1) according to one of the preceding claims, wherein the spring contacts (6) are designed with a spring clip.
8. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterelemente (4) den Grundkörper (2) vollständig oder teilweise überragen, in einer Richtung senkrecht zur Montagefläche (5) .8. The optoelectronic component (1) according to any one of the preceding claims, wherein the semiconductor elements (4) overhang the base body (2) completely or partially, in a direction perpendicular to the mounting surface (5).
9. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen zumindest zwei Grundelementen (3) der Gruppe (30) eine Fuge zum Ausgleichen unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten von Grundelementen (3) und Grundkörper (2) angebracht ist.9. Optoelectronic component (1) according to one of the preceding claims, wherein between at least two basic elements (3) of the group (30) has a joint for compensating different thermal expansion coefficient of basic elements (3) and base body (2) is mounted.
10. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zumindest zwei Gruppen (30) von Grundelementen (3) umfasst, wobei die Gruppen (30) , in einer Richtung senkrecht zu einer Längsausdehnung (L) der Gruppen (30) , lateral nebeneinander angeordnet sind.10. Optoelectronic component (1) according to one of the preceding claims, comprising at least two groups (30) of basic elements (3), wherein the groups (30), in a direction perpendicular to a longitudinal extent (L) of the groups (30), are arranged laterally side by side.
11. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens zwei Grundelemente (3) der Gruppe (30) an Randflächen (11) Vereinzelungsspuren aufweisen.11. Optoelectronic component (1) according to one of the preceding claims, in which at least two basic elements (3) of the group (30) at edge surfaces (11) have singulation tracks.
12. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ohne Bond-Drähte gestaltet ist.12. The optoelectronic component (1) according to one of the preceding claims, which is designed without bond wires.
13. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das aus dem Grundkörper (2), der Gruppe (30) von Grundelementen (3) , den Feder- und/oder Druckkontakten (6) und elektrischen Leitungen besteht.13. Optoelectronic component (1) according to one of the preceding claims, which consists of the base body (2), the group (30) of basic elements (3), the spring and / or pressure contacts (6) and electrical lines.
14. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der14. Optoelectronic component (1) according to one of the preceding claims, wherein
- die Gruppe (30) wenigstens sechs Grundelemente (3) umfasst, die einstückig ausgeführt sind,the group (30) comprises at least six basic elements (3), which are made in one piece,
- das optoelektronische Halbleiterelement (4) als Leuchtdiodenchip ausgestaltet ist, - der Grundkörper (2) mit einer Keramik oder einer Metallkernplatine gestaltet ist, undthe optoelectronic semiconductor element (4) is designed as a light-emitting diode chip, - The base body (2) is designed with a ceramic or a metal core board, and
- die Gruppe (30) der Grundelemente (3) mit genau zwei Federkontakten (6) mit dem Grundkörper (2) elektrisch und mechanisch kontaktiert ist. - The group (30) of the basic elements (3) with exactly two spring contacts (6) with the main body (2) is contacted electrically and mechanically.
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