WO2017068019A1 - Optoelektronische leuchtvorrichtung - Google Patents

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WO2017068019A1
WO2017068019A1 PCT/EP2016/075173 EP2016075173W WO2017068019A1 WO 2017068019 A1 WO2017068019 A1 WO 2017068019A1 EP 2016075173 W EP2016075173 W EP 2016075173W WO 2017068019 A1 WO2017068019 A1 WO 2017068019A1
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heat sink
semiconductor chips
optoelectronic
unpackaged
optoelectronic semiconductor
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PCT/EP2016/075173
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Thomas Schlereth
Alfons Siedersbeck
Hagen Luckner
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic Leuchtvorrich ⁇ processing.
  • the invention further relates to a method for producing an optoelectronic lighting device.
  • bare chips or “bare dies” refer to inte ⁇ grated electronic components that are not installed in a plastic or ceramic housing, but are further processed without a Ge ⁇ housing. They are usually applied di rectly ⁇ on a printed circuit board or a ceramic substrate and electrically connected by wire bonding with surrounding components. Such “bare dies” or “bare chips” are also referred to as unhoused semiconductor chips.
  • the object underlying the invention is to provide is to se ⁇ hen an efficient concept for efficiently removing heat generated during operation of one or more unhoused optoelectronic semiconductor chips.
  • an opto-electronic Leuchtvorrich ⁇ processing comprising: - one or more unpackaged optoelectronic semi ⁇ conductor chips,
  • a method for producing an optoelectronic light-emitting device comprising the following steps:
  • the invention therefore includes, in particular and among other things, the idea of arranging one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips on a heat sink and thermally connecting them to the latter.
  • This causes particular advantage of the technical see that over the heat sink the heat can be dissipated ef ⁇ effective, takes that is generated during the operation of the one or more optoelectronic unpackaged semiconductor chip.
  • This further causes, for example, the technical advantage that damage to the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips due to insufficient dissipation of heat can be avoided.
  • a service life of the semiconductor chips can be increased.
  • the end customer receives already provided an optoelectronic lighting device available in vorteilhaf ⁇ ter way that immediately and directly is ready for use.
  • the end customer can thus take the optoelectronic ⁇ cal lighting device advantageously immediately in operation. He therefore no longer has to perform complex and complex assembly work in order to arrange the semiconductor chips on the heat sink.
  • An unhoused optoelectronic semiconductor chip refers to a so-called “nude chip”, also called “bare die” or “bare chip”. That is, an unpackaged optoelectronic semiconductor chip includes only the bare semiconductor chip.
  • “Bare die” are part of a technology is, among other things, the term “chip-on-board technology” known.
  • COB is mutatis mutandis to "naked chip assembly.”
  • a un ⁇ of housed optoelectronic semiconductor chip is therefore an optoelectronic semiconductor chip is not in a housing, for example in a plastic or ceramic package, ver ⁇ builds. a unhoused optoelectronic semiconductor chip is therefore free from a housing.
  • an unhoused optoelectronic semiconductor chip is designed as a light-emitting diode, which can be referred to as a light-emitting diode chip.
  • an unpackaged optoelectronic semiconductor chip is formed as a laser diode, which may be referred to as a laser diode chip.
  • This thermal connection is formed or formed according to an embodiment by means of a thermally conductive adhesive. That is, the optoelectronic half ⁇ conductor chips are adhered to one embodiment on the heat sink.
  • the semiconductor chips are arranged on a component, wherein this component is arranged on the heat sink and thermally connected thereto.
  • the component is thermally conductive. That is, according to this embodiment, the semiconductor chips are arranged indirectly, ie indirectly, on the heat sink. Indirect means here that they are arranged on the component on the heat sink. This is in contrast to the embodiment described above, in which the semiconductor chips are glued to the heat sink, that are arranged directly on the heat sink.
  • a heat sink in the sense of the present invention designates a body which is designed such that it can dissipate heat which is generated during operation of the semiconductor chips, without causing damage due to overheating of the semiconductor chips.
  • the heat sink is al ⁇ sufficiently dimensioned in particular to dissipate the heat generated.
  • An exact dimensioning of the heat sink depends on the specific case.
  • the heat sink can be made larger or smaller, wherein a dimensioning preferably also by an depends on a heat sink material.
  • the choice of a material for the heat sink depends on the specific case.
  • the heat sink is formed from a metal or a metal alloy or comprises a metal or a metal alloy.
  • a metal is for example aluminum or copper. That is, the heat sink is formed of, for example, copper or aluminum, or comprises copper and / or aluminum. According to one embodiment, the heat sink is formed of a plurality of metals. For example, the heat sink is formed of aluminum and copper.
  • the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips are arranged on a thermally conductive substrate, wel ⁇ Ches is clamped by means of a clamping device on the heat sink.
  • the technical advantage is achieved that the semiconductor chips can be arranged efficiently on the heat sink.
  • the clamping causes a particularly stable attachment of the semiconductor chips on the heat sink.
  • the clamp device includes, for example, one or more clamps clamping the substrate at a plurality of locations on the heat sink.
  • the clamping means is formed of a metal or of a metal alloy, respectively, comprises a metal or a plurality of metals or a Metallle ⁇ yaw.
  • the clamping device is made of aluminum or comprises aluminum.
  • the clamping device is made of copper or um ⁇ sums Kuper.
  • the clamping device comprises an electrical contacting device for electrically contacting one or more of the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips.
  • the technical advantage is brought about that an efficient electrical contacting of the one or more semiconductor chips can be effected.
  • an efficient use of the clamping device is possible.
  • the electrical contacting device comprises, for example, one or more electrical contact surfaces which are electrically connected to the one or more semiconductor chips. So therefore advantageously about these electrical contact surfaces, an electrical PLEASE CONTACT ⁇ tion of the semiconductor chips possible.
  • the embodiments described above comprising the thermally conductive substrate on which the semiconductor chips are arranged, are thus an indirect arrangement o- indirect arrangement of the semiconductor chips to the heat sink ge ⁇ directed.
  • the semiconductor chips are indirectly or indirectly, ie by means of the substrate angeord ⁇ net on the heat sink.
  • the thermal connection is realized or formed here by means of the sub ⁇ strate.
  • the one or the plurality of unpackaged optoelectronic semiconductor chip directly attached ⁇ arranged on a heat sink surface of the heat sink.
  • the technical advantage is achieved that a particularly efficient dissipation of heat can be achieved.
  • the semiconductor chips are placed directly on the heat sink surface in wel ⁇ cher is referred to as a direct or indirect order to ⁇ .
  • the thermal connection is formed or formed directly by, for example, the fact that the
  • the semiconductor chips are glued to the heat sink surface by means of a ther ⁇ mixed conductive adhesive.
  • This An ⁇ order is referred to as a direct arrangement or immediate An ⁇ order.
  • the provision of such a thermally conductive adhesive causes, for example, advantageously an efficient and permanent attachment of the semiconductor ⁇ chips on the heat sink.
  • a dielectric or a plurality of dielectrics are arranged on the heat sink surface adjacent to the one or more unhoused optoelectronic semiconductor chips, wherein on the one dielectric or the plurality of dielectrics an electrical contact surface is arranged which is connected to one or more of the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips is electrically connected.
  • This technical advantage is particularly causes an efficient electrical contacting of the semi ⁇ conductor chips can be achieved.
  • the dielectric is applied as a dielectric layer on the heat sink surface.
  • a conductor track is provided or a plurality of conductor tracks are provided. That means that according to one embodiment comprise the dielectric or several dielectrics are each one or more Lei ⁇ terbahnen. About this interconnects an electrical contacting of the semiconductor chip or is possible in an advantageous manner.
  • the semiconductor chip or the semiconductor chips are electrically connected to the one or more interconnects of the dielectric or of the dielectrics.
  • the one or more dielectrics comprise a white material for reflecting the electromagnetic radiation emitted by the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips.
  • the white material advantageously increases a reflectance of the one or more dielectrics.
  • the white material includes, for example, titanium dioxide.
  • a recess is formed on a heat sink surface of the heat sink, in which a thermally conductive mirror insert is used, on which the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips are arranged.
  • This technical advantage is particularly causes efficient absorption of the semiconductor chips can be effected ondekör ⁇ per.
  • a depression by providing such a depression, it can be advantageously effected that a height of the optoelectronic light-emitting device can be reduced efficiently, in particular in comparison with the case in which no such depression is formed. This means that a component height of the lighting device can be reduced efficiently by the depression in an advantageous manner.
  • the technical advantage is achieved that a light extraction efficiency can be increased efficiently.
  • the mirror insert is designed to reflect the emitted during operation of the semiconductor chip electromagnetic radiation. This case for ⁇ game with a reflectance of more than 90%, insbesonde ⁇ re more than 95%, in particular more than 99%, based on the light incident on the mirror using electromagnetic Strah ⁇ lung.
  • the mirror insert is formed thermally conductive, in particular the technical advantage is effected that an efficient thermal connection between the semiconductor chips ⁇ and the heat sink is formed or formed.
  • the mirror insert is formed of aluminum or comprises aluminum.
  • the mirror insert is designed as a component made of aluminum, where ⁇ on a surface of the mirror insert or the construction ⁇ part is applied a silver coating.
  • a particularly good light extraction efficiency is brought about by the presence of a silver coating.
  • the mirror insert comprises a reflective coating, for example a silver coating.
  • a reflective coating for example a silver coating.
  • the semiconductor chips are arranged, for example, on the coating.
  • a dielectric or a plurality of dielectrics are arranged on the cooling body surface adjacent to the depression, wherein an electrical contact surface is arranged on the one dielectric or the plurality of dielectrics which is arranged with one or more of the one or more unhoused ones optoelectronic semiconductor chips is electrically connected.
  • the sin ⁇ gular and vice versa should always be read.
  • the one dielectric or the plurality of dielectrics comprises a white material for reflection of the electromagnetic radiation emitted by means of the one or more unhoused optoelectronic semiconductor chips. That is to say that the dielectrics are located adjacent to the recess also comprise, analogous to the above gemach ⁇ th embodiments taken in conjunction with the direct arrangement of the semiconductor chips to a white material Refle ⁇ xion of electromagnetic radiation. The corresponding statements apply analogously.
  • the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips are encapsulated by means of a potting compound.
  • the technical advantage in particular, is achieved that an efficient protective effect for the semiconductor chips can be achieved.
  • the potting compound protects the semiconductor chips from mechanical damage.
  • the potting compound protects the semiconductor chips from electrostatic damage.
  • the potting compound is formed according to one embodiment as a thermally conductive potting compound.
  • the potting compound comprises a converter.
  • the technical advantage is in particular causes the light emitted by the semiconductor chip ⁇ electromagnetic radiation diagram can be converted.
  • a converter according to the present invention therefore converts a first wavelength range or a first wavelength of the emitted during operation of the semiconductor chip by means of the half ⁇ semiconductor chip electromagnetic radiation into electromagnetic radiation having a second wave ⁇ length respectively a second wavelength range, which respectively from the first wavelength range, the is different from the first wavelength.
  • the converter is a phosphor or comprises one or more phosphors.
  • the potting compound comprises a difusor material.
  • the potting compound comprises a plurality of scattering particles, for example titanium dioxide particles.
  • the heat sink comprises a mounting portion, on which the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips are arranged, and a plurality of cooling fins, wherein the plurality of cooling fins are at least partially arranged around the mounting portion ⁇ . That is, the mounting portion is at least partially surrounded by the plurality of cooling fins.
  • the technical advantage is achieved that an efficient mounting of the semiconductor chips on the heat sink can be performed.
  • the technical advantage is achieved that an even more efficient dissipation of heat can be achieved.
  • Through the cooling fins an enlargement of a surface of the heat sink is achieved in particular in an advantageous manner, which improves heat transfer to a surrounding area of the heat sink and thus a Bruh ⁇ lung.
  • the plurality of cooling fins are arranged completely around the mounting portion. That is, the mounting portion is completely surrounded by the plurality of cooling fins.
  • one or more of the cooling fins have a relation to a respective longitudinal axis ⁇ one or the plurality of cooling fins located in rolled form.
  • the technical advantage in particular that an efficient air circulation can be generated due to heat convection along the cooling fins is achieved.
  • the plurality of cooling fins are arranged at an angle to the mounting portion.
  • Angularly at an angle of greater than 0 degree that is, in particular equal to 0 degrees
  • means less than 180 degrees that is, the special ⁇ equal to 180 degrees
  • the formation of the cooling ribs comprises stamping and / or bending of the cooling body.
  • the cooling fins are thus punched, for example, from the heat sink and, for example gebo ⁇ gene after punching.
  • singulation it is provided that in each case a plurality of the multiplicity of semiconductor chips the plurality of the plurality of semiconductor chips are separated or singulated.
  • a plurality of optoelectronic light-emitting devices are finally separated and produced.
  • the optoelectronic light-emitting device is produced or is produced by means of the method for producing an optoelectronic light-emitting device.
  • the optoelectronic light-emitting device by means of the method for producing an optoelectronic light-emitting device, the optoelectronic light-emitting device, as described in the context of this description, is manufactured or is.
  • the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips are arranged on a thermally conductive substrate, wel ⁇ Ches is clamped by means of a clamping device to the heat sink.
  • the clamping device comprises an electrical contacting device for electrically contacting one or more of the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips, wherein one or more of the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips are electrically contacted by the electrical contacting device , According to yet another embodiment, it is provided that the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips are arranged directly on a heat sink surface of the heat sink.
  • the heat sink surface adjacent to the one or more un ⁇ reheatused optoelectronic semiconductor chips a dielectric or a plurality of dielectrics are arranged, wherein on the one dielectric or the plurality of dielectrics each have an electrical contact surface is arranged with one or more a plurality of the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips is electrically connected.
  • the one or more dielectrics comprise a white material for reflecting the electromagnetic radiation emitted by the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips.
  • a recess is formed ⁇ into which a thermally conductive mirror insert is inserted, on which the one or more un- housed optoelectronic semiconductor chips are arranged.
  • the heat sink surface adjacent to a be arranged The ⁇ lektrikum or more dielectrics, wherein on a dielectric or more dielectrics is arranged in each case an electrical contact surface to the recess with one or more of said one or more ungePSuste optoelectronic semiconductor chip is electrically connected.
  • the one or more dielectrics comprise a white material for reflection by means of the one or more dielectric elements. the most accurate optoelectronic semiconductor chips emitted electromagnetic radiation.
  • the one or more optoelectronic unhoused semiconductor chip after placement by means of a sealing compound can be poured ⁇ ver.
  • the heat sink comprises a mounting portion to which the one or more unpackaged optoelectronic semiconductor chips are arranged, wherein a plurality of cooling ⁇ ribs are formed on the heat sink in such a way that they are at least partially ⁇ arranged around the mounting portion ,
  • one or more of the cooling ribs are formed with a twisted in relation to a respective longitudinal axis of the one or more cooling ribs in shape.
  • FIG. 4 shows a fourth optoelectronic Leuchtvorrich ⁇ tion
  • Fig. 5 shows a fifth optoelectronic Leuchtvorrich ⁇ tung
  • Fig. 6 shows a sixth optoelectronic Leuchtvor ⁇ direction
  • FIGS. 12 and 13 each show a different view of one
  • FIGS. 14 and 15 show a different view of a chip-on-board assembly
  • FIGS. 16 and 17 each show a different view of one
  • FIG. 18 to 21 each have a different view of the five ⁇ th optoelectronic lighting device of FIG. 5, FIG. 22 to 25 each have a different view of the six ⁇ th optoelectronic lighting device of Fig. 6,
  • FIGS. 26 to 28 each show a different view of a sieve optoelectronic lighting device
  • 29 shows a flow diagram of a method for producing an optoelectronic luminous device. Below may be used for the same features same bootsszei ⁇ chen. Furthermore, for the sake of clarity, it is provided that not all drawings show all reference symbols for the individual elements.
  • Fig. 1 shows a first optoelectronic Leuchtvorrich ⁇ tung 100 in a lateral sectional view.
  • the optoelectronic light-emitting device 100 comprises a heat sink 101.
  • a thickness of the heat sink 101 is, for example, 3 mm.
  • a substrate 105 is arranged on a heat sink surface 103 of the cooling ⁇ body 101.
  • the substrate 105 is thermally conductive.
  • the substrate 105 is formed of aluminum.
  • the substrate 105 is formed, for example, as a highly reflective substrate. That is, the substrate 105 has, for example, a reflection coating on an upper surface 107, which may be referred to as a substrate top.
  • the substrate top 107 indicates the side of the substrate 105 facing away from the heat sink surface 103.
  • the semiconductor chips ⁇ are, for example, light-emitting diodes.
  • two electrical contact surfaces 111 are arranged on the sub ⁇ stratoberseite 107th Electrical bonding wires 113 connect the contact surfaces 111 with the semiconductor chips 109.
  • the semiconductor chips 109 are also electrically connected to one another by means of bonding wires 113.
  • the semiconductor chips 109, the electrical contact surfaces 111 and the bonding wires 113 are encapsulated by means of a potting compound 115.
  • the potting compound 115 comprises, for example, a converter and / or diffuser particles and / or scattering particles.
  • a dam is formed or arranged on the substrate top 107. is net, which rotates about the two contact surfaces 111 and the semiconductor chips 109.
  • the technical advantage is achieved that a potting compound can not run down from the substrate top 107 during potting.
  • the substrate 105 and the semiconductor chips 109 with the electrical contact surfaces 111 form a chip-on-board (COB) module 117. Since in the exemplary embodiment shown here the individual elements are cast, the COB
  • Assembly 117 also be described as a potted COB assembly 117 be ⁇ .
  • Such an assembly 117 may be provided, for example, in a manufacturing process of the optoelectronic lighting device 100 as a pre-assembled component.
  • the COB module 117 umfas ⁇ send to arrange the sealing compound 115 to the heat sink surface 103rd
  • two clamps 119 are provided, each of which is fastened to the heat sink surface 103 with a first portion 121 and which each clamp the substrate 105 to the heat sink surface 103 by means of a second portion 123.
  • the two terminals 119 thus form a clamping device for clamping the substrate 105 to the heat sink surface 103.
  • the semiconductor chips 109 are indirectly, ie indirectly, disposed over the substrate 105 on the heat sink 101 and thermally connected thereto, insofar as the substrate 105 is formed thermally conductive.
  • the substrate top side 107 is provided with a reflection coating, this has the technical advantage that a light extraction efficiency of the lighting device 100 can be increased efficiently.
  • the heat sink 101 performs both a cooling function and a holding function, inasmuch as the heat sink 101 has the two terminals 119. That is, that both a retaining ⁇ function and a heat sink function in an assembly, the heat sink 101 is realized with the terminals 119 here.
  • thermos, lenses, reflectors it is advantageously made possible to arrange or fix further components, for example optics, lenses, reflectors, on such a heat sink 101.
  • a predefined thermal interface is produced directly from the factory, ie directly from the manufacturing process, for the semiconductor chips 109.
  • an end customer would have to endeavor to come up with a cooling concept, different results can be expected, depending on the technology / experience of the end customer. Thus, it may happen that the end customer does not realize sufficient cooling for the semiconductor chips 109, which could then lead to heat damage to the semiconductor chips 109.
  • Fig. 2 shows a second optoelectronic Leuchtvorrich ⁇ tung 200 in a lateral sectional view.
  • the semiconductor chips 109 are thus un ⁇ indirectly, ie directly, arranged on the heat sink 101 or be ⁇ consolidates.
  • Two Dielektri ⁇ ka 201 adjacent to the semiconductor chips 109 are further disposed on the heat sink surface 103rd On a respective upper side 203 of the dielectrics 201, each because an electrical contact surface 111 is formed or arranged ⁇ .
  • about these contact surfaces 111 is analogous to the
  • Luminous device 100 of FIG. 1 by means of bonding wires 113, an electrical contacting of the semiconductor chips 109 is formed or effected.
  • the semiconductor chips 109, bonding wires 113 and the Kon ⁇ clock surfaces 111 are Vergos ⁇ sen by means of a potting compound 115th
  • the heat sink 101 assumes both a holding function and a heat sink function. This means that two functionalities (holder and heat sink) are realized in an assembly, here the heat sink 101. Again, an efficient attachment of other components (for example, optics, lenses, reflectors) is possible in an advantageous manner.
  • FIG. 3 shows a third optoelectronic lighting device 300 in a lateral sectional view.
  • a recess 301 is formed on the heat sink surface 103 of the heat sink 101.
  • a mirror insert 305 is arranged at the bottom 303 of the recess 301.
  • the plurality of semiconductor chips ⁇ 109 are arranged on an upper side 307 of the mirror insert 305.
  • the top surface 307 of the Spiegeleinsat ⁇ zes 305 denotes that side of the mirror insert which faces away from the floor of the recess 303 three hundred and first
  • the mirror insert 305 is formed of aluminum, for example, and is provided with, for example, a reflection coating on its upper surface 307.
  • two dielectrics 201 are also arranged on the heat sink surface 103 in the third optoelectronic light-emitting device 300.
  • the two dielectrics 201 are arranged such that a respective section of the dielectrics 201 protrude beyond the depression 301. They project over the recess such 301 that they contact the upper surface 307 of the mirror 305 and the insert so at least partly terminals respectively fix the Spiegelein ⁇ set 305 in the cavity three hundred and first
  • the semiconductor chip 109, the bonding wires 113 and pads 111 on the top 203 of the ⁇ lektrika 201 are encapsulated by a potting compound 115th
  • ⁇ at the recess 301 is further also cast with the casting compound 115th
  • the heat sink 101 has two functionalities: heat sink and attachment.
  • an efficient attachment of further components is advantageously made possible.
  • a predefined thermal interface is provided directly from the factory in an advantageous manner.
  • Fig. 4 shows a fourth optoelectronic Leuchtvorrich ⁇ tung 400 in a lateral sectional view.
  • the fourth optoelectronic lighting device 400 is at least partially ⁇ analogous to the first opto-electronic light-emitting device 100 of FIG. 1 is formed.
  • cooling fins 403 are formed here on the heat sink 101.
  • the cooling ribs pen 403 are circumferentially around a mounting portion 401 angeord ⁇ net, wherein the mounting portion 401 of the heat sink 101 corresponds to the ⁇ cios portion on which the Ele ⁇ elements, ie in particular the substrate 105 and the terminals 119 are arranged individual.
  • an angle 405 is formed in each case. That is, the pen 403derip ⁇ angle from the mounting portion 401, ie in particular at an angle relative to the heat sink surface 103, protrude.
  • the angle 405 is greater than 90 degrees, and is less than 180 degrees, for example.
  • Fig. 5 shows a fifth optoelectronic Leuchtvorrich ⁇ tung 500 in a lateral sectional view.
  • the fifth opto-electronic lighting device 500 is substantially analogous to the second optoelectronic lighting device 200 of FIG. 2. Similar to the fourth optoelectronic lighting device 400 of FIG. 4, cooling fins 403 are also formed here. The corresponding executions are referred to.
  • Fig. 6 shows a sixth optoelectronic Leuchtvorrich ⁇ tung 600 in a lateral sectional view.
  • the sixth optoelectronic lighting device 600 is in
  • FIG. 7 shows a top view of the fourth optoelekt ⁇ tronic lighting device 400 in a further embodiment.
  • two electrical contacting means 701 are additionally arranged on the heat sink surface 103. These contacting means 701 are, for example, plug contacts.
  • FIG. 8 shows a sectional view of the fourth optoelectronic lighting device 400 along a line VIII-VIII drawn in FIG. 7.
  • the reference numeral 801 and X respectively, indicate a circle delimiting a region of the lighting device 400, this region being enlarged in FIG.
  • FIG. 9 shows a further sectional view along a line IX-IX of the lighting device 400, wherein this section line IX-IX in FIG. 7 is drawn.
  • Reference numerals 901 and XI respectively indicate a circle which forms a section of the
  • Lighting device 400 delimits. This cutout is illustrated magnification ⁇ ßert in Fig. 11.
  • FIG. 12 shows the heat sink 101 comprising the cooling fins 403 in a view from above.
  • FIG. 13 shows the heat sink 101 of FIG. 12 in a side view.
  • Fig. 14 shows the COB assembly 117 in a top view.
  • the COB assembly 117 is shown in a shallli ⁇ chen view.
  • FIG. 16 shows a clamping holder 1601 which has a circular recess 1603 in the center, that is to say a hole.
  • Fig. 17 shows the clamping bracket 1601 of Fig. 16 in a side view.
  • the COB assembly 117 is placed on the heat sink surface 103. Klemmhal- the esterification is then set 1601, the COB module 117, for example, wherein the off ⁇ saving is set 1603, the potting compound 115 so that light can pass through the recess 1603rd
  • FIG. 18 shows the fifth optoelectronic lighting device 500 of FIG. 5 in a view from above.
  • Fig. 19 shows a side view of the fifth light-emitting optoelectronic device 500.
  • a region of the lighting device 500 is identified by a circle with the reference numeral 2001 or XXI. This area 2001 is enlarged in FIG. 21 is provided ⁇ .
  • Fig. 22 shows the sixth optoelectronic Leuchtvorrich ⁇ tung 600 in a view from above. A section line XIV-XIV is drawn. The corresponding sectional view is shown in FIG. 24.
  • FIG. 23 shows a side view of the sixth optoelectronic lighting device 600.
  • FIG. 24 a portion of the lighting device 600 is provided with a circle by reference numerals 2401 and XXV, respectively. This area 2401 is shown enlarged in FIG.
  • FIGS. 26 to 28 each show a different view of a seventh optoelectronic light-emitting device 2600.
  • FIG. 26 shows a view from above.
  • Fig. 27 is a side view is shown.
  • Fig. 28 is a view obliquely from above.
  • the seventh optoelectronic light-emitting device 2600 is embodied in various embodiments analogously to one of the fourth, fifth and sixth light-emitting devices 400, 500, 600. Reference is made to the corresponding embodiments. That is to say that in various embodiments the lighting devices 400, 500, 600 have the cooling body of the lighting device 2600 instead of the heat sink 101.
  • the cooling fins are arranged around a 2605 Monta ⁇ geabites 2603, wherein said difference as said fins 2605 with respect to a longitudinal axis 2607 in itself twisted shape.
  • This particular the technical advantage is effected that improved convection can be aimed ⁇ . 29 shows a flow chart of a method for producing an optoelectronic lighting device.
  • the method includes the following steps: Providing 2901 of one or more unhoused ones
  • the invention therefore includes, in particular and among other things, the idea of providing an efficient technical concept. len, by means of which an efficient cooling of unpackaged optoelectronic semiconductor chips is possible.
  • Another possibility for achieving efficient cooling and thus reducing the cost of cooling is, in particular in a further embodiment which is not shown, to increase a number of semiconductor chips in the COB assembly.
  • This advantageously causes an increase in the efficiency due to lower energization at the same lumbar luminous flux, so that a lower registered heat ⁇ amount and better cooling by reducing the thermal resistance are possible until (with sufficient number of semiconductor chips) operating at room temperature withoutdekör ⁇ is possible.
  • the decisive factor here is the so-called junction temperature (Tj), which will not exceed a value of 125 ° C to 150 ° C, typically in order to avoid a term before ⁇ aging of the semiconductor chip.
  • the COB assembly comprises at least 90 semiconductor chips.
  • a light ⁇ current is, for example, 500 In (at 164 lm / W) or ⁇ play, 1000 Im (at 220 lm / W).
  • a COB assembly is integrated into a holder comprising an integrated heat sink (embodiment comprising the heat sink with a
  • a substrate especially a highly reflective substrate or a lead frame is used as the inte grated ⁇ heat sink (embodiment are arranged in wel ⁇ chem the semiconductor chip directly on the heat sink).
  • a heat sink in the sense of the present invention is thus designed as a leadframe.
  • the COB assembly is fabricated on a highly reflective mirror insert which is then placed in a recess of the heat sink.
  • the integration of the COB assembly in a holder with an integrated heat sink has in particular the following advantages: Cost reduction, material savings, process savings by dispensing with heat sinks at the end user or end customer, realization of the COB holder and the heat sink in an assembly, efficient attachment of external components ( Lens, reflector, optical elements), predefined thermal interface directly from the factory.
  • the embodiment includes the mirror insert, in particular has the following advantages: saving cost reduction, material, process economy (by dispensing with the cooling body at the end user, realizing a double function (holder and heat sink) in an assembly, efficient Fixed To ⁇ supply external components optics, lenses , Reflectors), ef- fizient predefined thermal interface factory direct, compared to the embodiments without a recess, a higher material savings in the heat sink material or substrate material.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrich- tung, umfassend: einen oder mehrere ungehäuste optoelektronische Halb- leiterchips, welche an einem Kühlkörper angeordnet und mit diesem ther- misch verbunden sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung.

Description

OPTOELEKTRONISCHE LEUCHTVORRICHTUNG
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 117 936.9, deren Offenbarungsge¬ halt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
So genannte "Bare Chips" oder "Bare Dies" bezeichnen inte¬ grierte elektronische Bauelemente, die nicht in einem Plas- tik- oder Keramikgehäuse verbaut sind, sondern ohne ein Ge¬ häuse weiterverarbeitet werden. Sie werden in der Regel di¬ rekt auf eine Leiterplatte oder auf ein keramisches Substrat aufgebracht und mittels Drahtbonden elektrisch mit umliegenden Bauelementen verbunden. Solche "Bare Dies" oder "Bare Chips" werden auch als ungehäuste Halbleiterchips bezeichnet.
Im Betrieb solch ungehäuster Halbleiterchips wird in der Re¬ gel Wärme erzeugt, die abgeführt werden muss. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu se¬ hen, ein effizientes Konzept zum effizienten Abführen von Wärme bereitzustellen, die im Betrieb von einem oder von mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips erzeugt wird .
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der un¬ abhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprü¬ chen .
Nach einem Aspekt wird eine optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung bereitgestellt, umfassend: - einen oder mehrere ungehäuste optoelektronische Halb¬ leiterchips,
- welche an einem Kühlkörper angeordnet und mit diesem thermisch verbunden sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen von einem oder mehreren ungehäusten opto- elektronischen Halbleiterchips,
- Anordnen des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips an einen Kühlkörper, um den einen oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips mit dem Kühlkörper thermisch zu verbinden.
Die Erfindung umfasst also insbesondere und unter anderem den Gedanken, einen oder mehrere ungehäuste optoelektronische Halbleiterchips an einen Kühlkörper anzuordnen und mit diesem thermisch zu verbinden. Dadurch wird insbesondere der techni- sehe Vorteil bewirkt, dass über den Kühlkörper die Wärme ef¬ fizient abgeführt werden kann, die im Betrieb des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips erzeugt wird. Dadurch wird ferner zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass eine Beschädigung des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips aufgrund von einer unzureichenden Abfuhr von Wärme vermieden werden kann. Dadurch kann insbesondere in vorteilhafter Weise eine Lebensdauer der Halbleiterchips erhöht werden. Dadurch, dass die Halbleiterchips bereits am Kühlkörper ange¬ ordnet und mit diesem thermisch verbunden sind, muss ein Endverbraucher die Halbleiterchips selbst nicht mehr an einen Kühlkörpers anordnen. Dadurch wird insbesondere der techni¬ sche Vorteil bewirkt, dass bei einem Endverbraucher eine Zei- tersparnis bezüglich einer Montagezeit bewirkt werden kann.
Das heißt also insbesondere, dass der Endkunde in vorteilhaf¬ ter Weise bereits eine optoelektronische Leuchtvorrichtung zur Verfügung gestellt bekommt, die sofort und unmittelbar einsatzbereit ist. Der Endkunde kann somit die optoelektroni¬ sche Leuchtvorrichtung in vorteilhafter Weise sofort in Betrieb nehmen. Er muss somit nicht mehr komplexe und aufwändi¬ ge Montagearbeiten zwecks Anordnen der Halbleiterchips an den Kühlkörper vornehmen.
Wenn im Rahmen dieser Beschreibung die Halbleiterchips im Plural stehen, soll stets der Singular mitgelesen werden und umgekehrt .
Das heißt, dass technische Merkmale und technische Funktiona¬ litäten einer Ausführungsform umfassend lediglich einen Halbleiterchip analog für Ausführungsformen umfassend mehrere Halbleiterchips gelten und umgekehrt.
Ein ungehäuster optoelektronischer Halbleiterchip bezeichnet einen sogenannten "Nacktchip", auch "Bare Die" oder "Bare Chip" genannt. Das heißt, dass ein ungehäuster optoelektronischer Halbleiterchip nur den nackten Halbleiterchip umfasst. „Bare Dies" sind Teil einer Technologie ist unter anderem auch unter dem Begriff "Chip-on-Board-Technologie" bekannt. Hierbei steht "COB" sinngemäß für "Nacktchipmontage". Ein un¬ gehäuster optoelektronischer Halbleiterchip ist also ein optoelektronischer Halbleiterchip, der nicht in einem Gehäu- se, zum Beispiel in einem Plastik- oder Keramikgehäuse, ver¬ baut ist. Ein ungehäuster optoelektronischer Halbleiterchip ist also frei von einem Gehäuse.
Nach einer Ausführungsform ist ein ungehäuster optoelektroni- scher Halbleiterchip als eine Leuchtdiode ausgebildet, die als ein Leuchtdiodenchip bezeichnet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein ungehäuster optoelektronischer Halbleiterchip als eine Laserdiode ausgebil- det, die als ein Laserdiodenchip bezeichnet werden kann.
Bei mehreren Halbleiterchips sind diese unterschiedlich oder identisch ausgebildet. Dass die Halbleiterchips mit dem Kühlkörper thermisch verbunden sind, heißt insbesondere, dass zwischen den Halbleiter¬ chips und dem Kühlkörper eine thermische Verbindung ausgebil- det oder gebildet ist. Über diese thermische Verbindung ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass eine Wärme, welche im Betrieb der Halbleiterchips erzeugt wird, an den Kühlkör¬ per abgeführt werden kann.
Diese thermische Verbindung ist nach einer Ausführungsform mittels eines thermisch leitenden Klebstoffs gebildet oder ausgebildet. Das heißt, dass die optoelektronischen Halb¬ leiterchips nach einer Ausführungsform am Kühlkörper festgeklebt sind.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Halbleiterchips auf einem Bauteil angeordnet sind, wobei dieses Bauteil am Kühlkörper angeordnet und mit diesem thermisch verbunden ist. Das Bauteil ist thermisch leitend ausgebildet. Das heißt, dass nach dieser Ausführungsform die Halbleiterchips mittelbar, also indirekt, am Kühlkörper angeordnet sind. Mittelbar heißt hier, dass sie über das Bauteil am Kühlkörper angeordnet sind. Dies im Gegensatz zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform, in welcher die Halbleiterchips am Kühlkörper festgeklebt sind, also direkt am Kühlkörper angeordnet sind.
Ein Kühlkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere einen Körper, der derart ausgebildet ist, dass er eine Wärme, die im Betrieb der Halbleiterchips erzeugt wird, abführen kann, ohne dass es zu einer Beschädigung durch Überhitzung der Halbleiterchips kommt. Der Kühlkörper ist al¬ so insbesondere ausreichend dimensioniert, die erzeugte Wärme abzuführen. Eine genaue Dimensionierung des Kühlkörpers hängt vom konkreten Einzelfall ab. Je nach anfallender erzeugter Wärme kann der Kühlkörper größer oder kleiner ausgebildet werden, wobei eine Dimensionierung vorzugsweise auch von ei- nem Kühlkörpermaterial abhängt. Auch die Wahl eines Materials für den Kühlkörper hängt vom konkreten Einzelfall ab.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kühlkörper aus einem Metall oder einer Metalllegierung ausgebildet ist respektive ein Metall oder eine Metalllegierung umfasst. Ein Metall ist zum Beispiel Aluminium oder Kupfer. Das heißt, dass der Kühlkörper zum Beispiel aus Kupfer oder aus Aluminium gebildet ist respektive Kupfer und/oder Aluminium umfasst. Nach einer Ausführungsform ist der Kühlkörper aus mehreren Metallen ausgebildet. Zum Beispiel ist der Kühlkörper aus Aluminium und Kupfer ausgebildet.
Da üblicherweise Spezifikationen des oder der Halbleiterchips bekannt sind, also insbesondere eine im Betrieb erzeugte und abzuführende Wärmemenge, weiß der Fachmann, wie er im konkre¬ ten Einzelfall einen Kühlkörper ausbilden muss, damit die erzeugte und abzuführende Wärmemenge effizient abgeführt werden kann, ohne dass es zu einer möglichen Beschädigung durch Überhitzung der Halbleiterchips kommt.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips an einem thermisch leitenden Substrat angeordnet sind, wel¬ ches mittels einer Klemmeinrichtung am Kühlkörper geklemmt ist .
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die Halbleiterchips effizient am Kühlkörper angeordnet werden können. Insbesondere bewirkt die Klemmung eine besonders stabile Befestigung der Halbleiterchips am Kühlkörper.
Die Klemmeinrichtung umfasst zum Beispiel eine oder mehrere Klemmen, die das Substrat an mehreren Orten am Kühlkörper festklemmen. Zum Beispiel sind zwei gegenüberliegende Klemmen vorgesehen, zwischen denen das Substrat angeordnet und am Kühlkörper geklemmt ist. Nach einer Ausführungsform ist die Klemmeinrichtung aus einem Metall ausgebildet oder aus einer Metalllegierung respektive umfasst ein Metall oder mehrere Metalle oder eine Metallle¬ gierung. Zum Beispiel ist die Klemmeinrichtung aus Aluminium ausgebildet respektive umfasst Aluminium. Zum Beispiel ist die Klemmeinrichtung aus Kupfer ausgebildet respektive um¬ fasst Kuper.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Klemmeinrichtung eine elektrische Kontaktierungseinrichtung zum elektrischen Kontaktieren von einem oder von mehreren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips umfasst.
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente elektrische Kontaktierung des einen oder der mehreren Halbleiterchips bewirkt werden kann. Insbesonde¬ re wird dadurch der technische Vorteil bewirkt, dass die Klemmeinrichtung eine Doppelfunktion aufweist: Klemmen und elektrisches Kontaktieren. Somit ist eine effiziente Nutzung der Klemmeinrichtung ermöglicht.
Die elektrische Kontaktierungseinrichtung umfasst zum Beispiel eine oder mehrere elektrische Kontaktflächen, welche mit dem einen oder den mehreren Halbleiterchips elektrisch verbunden werden. Somit ist also in vorteilhafter Weise über diese elektrischen Kontaktflächen eine elektrische Kontaktie¬ rung der Halbleiterchips ermöglicht.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfassend das thermisch leitende Substrat, auf welchem die Halbleiterchips angeordnet sind, sind somit auf eine mittelbare Anordnung o- der indirekte Anordnung der Halbleiterchips am Kühlkörper ge¬ richtet. Das heißt, dass die Halbleiterchips mittelbar oder indirekt, also mittels des Substrats, am Kühlkörper angeord¬ net sind. Die thermische Verbindung ist hier mittels des Sub¬ strats realisiert oder gebildet. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips direkt auf einer Kühlkörperoberfläche des Kühlkörpers ange¬ ordnet sind.
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine besonders effiziente Abführung von Wärme erzielt werden kann. Denn durch die direkte Anordnung der Halbleiterchips auf der Kühlkörperoberfläche des Kühlkörpers kann ein möglichst geringer thermischer Widerstand zwischen Kühlkörper und Halbleiterchips erzielt werden. Diese Anordnung, in wel¬ cher die Halbleiterchips direkt auf der Kühlkörperoberfläche angeordnet sind, wird als eine direkte oder unmittelbare An¬ ordnung bezeichnet. Die thermische Verbindung ist zum Bei- spiel dadurch direkt gebildet oder ausgebildet, dass die
Halbleiterchips in direktem Kontakt mit der Kühlkörperoberfläche sind.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Halb- leiterchips auf der Kühlkörperoberfläche mittels eines ther¬ misch leitenden Klebstoffs festgeklebt sind. Auch diese An¬ ordnung wird als eine direkte Anordnung oder unmittelbare An¬ ordnung bezeichnet. Das Vorsehen eines solch thermisch leitenden Klebstoffs bewirkt zum Beispiel in vorteilhafter Weise eine effiziente und dauerhafte Befestigung der Halbleiter¬ chips am Kühlkörper.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf der Kühlkörperoberfläche benachbart zu dem einen oder den mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips ein Dielektrikum oder mehrere Dielektrika angeordnet sind, wobei auf dem einen Dielektrikum oder den mehreren Dielektrika jeweils eine elektrische Kontaktfläche angeordnet ist, die mit einem oder mehreren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektro- nischen Halbleiterchips elektrisch verbunden ist. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente elektrische Kontaktierung der Halb¬ leiterchips erzielt werden kann. Dass Dielektrikum ist zum Beispiel als eine dielektrische Schicht auf der Kühlkörperoberfläche aufgebracht.
Anstelle oder zusätzlich zu der elektrischen Kontaktfläche ist nach einer weiteren Ausführungsform eine Leiterbahn vor- gesehen respektive sind mehrere Leiterbahnen vorgesehen. Das heißt also, dass nach einer Ausführungsform das Dielektrikum oder die mehrere Dielektrika jeweils eine oder mehrere Lei¬ terbahnen umfassen. Über diese Leiterbahnen ist in vorteilhafter Weise eine elektrische Kontaktierung des oder der Halbleiterchips ermöglicht. Das heißt also, dass nach einer Ausführungsform der Halbleiterchip oder die Halbleiterchips mit der oder den Leiterbahnen des Dielektrikum respektive der Dielektrika elektrisch verbunden sind. In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das eine Dielektrikum oder die mehreren Dielektrika ein weißes Material zur Reflexion der mittels des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips emittierten elektromagnetischen Strahlung umfassen.
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine Lichtauskoppeleffizienz effizient erhöht werden kann. Denn das weiße Material erhöht in vorteilhafter Weise einen Reflexionsgrad des oder der Dielektrika.
Das weiße Material umfasst zum Beispiel Titandioxid.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass an einer Kühlkörperoberfläche des Kühlkörpers eine Vertiefung aus- gebildet ist, in welcher ein thermisch leitender Spiegeleinsatz eingesetzt ist, auf welchem der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet sind . Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente Aufnahme der Halbleiterchips am Kühlkör¬ per bewirkt werden kann. Insbesondere kann durch das Vorsehen einer solchen Vertiefung in vorteilhafter Weise bewirkt werden, dass eine Höhe der optoelektronischen Leuchtvorrichtung effizient reduziert werden kann, insbesondere im Vergleich zu dem Fall, in dem keine solche Vertiefung ausgebildet ist. Das heißt also, dass durch die Vertiefung in vorteilhafter Weise eine Bauteilhöhe der Leuchtvorrichtung effizient verringert werden kann.
Durch das Vorsehen des Spiegeleinsatzes wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine Lichtauskoppeleffizienz effizient gesteigert werden kann. Denn der Spiegeleinsatz ist ausgebildet, die im Betrieb der Halbleiterchips emittierte elektromagnetische Strahlung zu reflektieren. Dies zum Bei¬ spiel mit einem Reflexionsgrad von mehr als 90 %, insbesonde¬ re mehr als 95 %, insbesondere mehr als 99 %, bezogen auf die auf den Spiegeleinsatz auftreffende elektromagnetische Strah¬ lung .
Dadurch, dass der Spiegeleinsatz thermisch leitend ausgebildet ist, wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente thermische Verbindung zwischen den Halb¬ leiterchips und dem Kühlkörper ausgebildet oder gebildet ist.
Nach einer Ausführungsform ist der Spiegeleinsatz aus Aluminium ausgebildet oder umfasst Aluminium. Zum Beispiel ist der Spiegeleinsatz als ein Bauteil aus Aluminium ausgebildet, wo¬ bei auf einer Oberfläche des Spiegeleinsatzes oder des Bau¬ teils eine Silberbeschichtung aufgebracht ist. Durch das Vor¬ sehen einer Silberbeschichtung wird insbesondere eine besonders gute Lichtauskoppeleffizienz bewirkt.
Nach einer Ausführungsform umfasst der Spiegeleinsatz eine reflektierende Beschichtung, zum Beispiel eine Silberbe- Schichtung. Die Halbleiterchips sind zum Beispiel auf der Be- schichtung angeordnet.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf der Kühl- körperoberflache benachbart zur Vertiefung ein Dielektrikum oder mehrere Dielektrika angeordnet sind, wobei auf dem einen Dielektrikum oder den mehreren Dielektrika jeweils eine elektrische Kontaktfläche angeordnet ist, die mit einem oder mehreren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektro- nischen Halbleiterchips elektrisch verbunden ist.
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente elektrische Kontaktierung der Halb¬ leiterchips erzielt werden kann. Die im Zusammenhang mit den Dielektrika betreffend die Ausführungsformen, in welchen die Halbleiterchips direkt auf der Kühlkörperoberfläche des Kühl¬ körpers angeordnet sind, gelten analog für die Dielektrika der Ausführungsformen, in welchen eine Vertiefung an der Kühlkörperoberfläche vorgesehen ist, und umgekehrt.
Wenn die Dielektrika im Plural stehen, so soll stets der Sin¬ gular und umgekehrt mitgelesen werden.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das eine Die- lektrikum oder die mehreren Dielektrika ein weißes Material zur Reflexion der mittels des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips emittierten elektromagnetischen Strahlung umfassen. Das heißt also, dass auch die Dielektrika, die benachbart zur Vertiefung angeordnet sind, analog zu den vorstehend gemach¬ ten Ausführungen im Zusammenhang mit der direkten Anordnung der Halbleiterchips ebenfalls ein weißes Material zur Refle¬ xion der elektromagnetischen Strahlung umfassen. Die entspre- chend gemachten Ausführungen gelten analog. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips mittels einer Vergussmasse vergossen sind. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente Schutzwirkung für die Halbleiterchips erzielt werden kann. Zum Beispiel schützt die Vergussmasse die Halbleiterchips vor mechanischen Beschädigungen. Zum Beispiel schützt die Vergussmasse die Halbleiterchips vor elekt- rostatischen Beschädigungen.
Die Vergussmasse ist nach einer Ausführungsform als eine thermisch leitende Vergussmasse ausgebildet. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass auch über die Vergussmasse eine Wärme, die im Betrieb der Halbleiterchips erzeugt wird, effizient abgeführt werden kann. Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil be¬ wirkt, dass der Kühlkörper entsprechend kleiner dimensioniert werden kann.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vergussmasse einen Konverter umfasst. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die mittels der Halbleiterchips emittierte elektromagne¬ tische Strahlung konvertiert werden kann.
Ein Konverter im Sinne der vorliegenden Erfindung konvertiert also einen ersten Wellenlängenbereich oder eine erste Wellenlänge der im Betrieb der Halbleiterchips mittels der Halb¬ leiterchips emittierten elektromagnetischen Strahlung in elektromagnetische Strahlung aufweisend eine zweite Wellen¬ länge respektive einen zweiten Wellenlängenbereich, der sich vom ersten Wellenlängenbereich respektive die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet. Nach einer Ausführungsform ist der Konverter ein Phosphor o- der umfasst einen oder mehrere Phosphore.
Nach einer Ausführungsform umfasst die Vergussmasse ein Dif- fusormaterial .
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein diffuser Strahleindruck entsteht. Das heißt, dass die emittierte elektromagnetische Strahlung diffus ist.
Nach einer Ausführungsform umfasst die Vergussmasse mehrere Streupartikel, zum Beispiel Titandioxidpartikel.
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die emittierte elektromagnetische Strahlung effizient gestreut werden kann.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kühlkörper einen Montageabschnitt, an welchem der eine oder die meh- reren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet sind, und mehrere Kühlrippen umfasst, wobei die mehreren Kühlrippen zumindest teilweise um den Montageabschnitt ange¬ ordnet sind. Das heißt, dass der Montageabschnitt zumindest teilweise von den mehreren Kühlrippen umgeben ist.
Durch das Vorsehen eines Montageabschnitts wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente Montage der Halbleiterchips am Kühlkörper durchgeführt werden kann. Durch das Vorsehen der mehreren Kühlrippen wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine noch effizientere Abführung von Wärme erzielt werden kann. Durch die Kühlrippen wird insbesondere in vorteilhafter Weise eine Vergrößerung einer Oberfläche des Kühlkörpers erzielt, was eine Wärmeüber- tragung an eine Umgebung des Kühlkörpers und somit eine Küh¬ lung verbessert. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mehreren Kühlrippen vollständig um den Montageabschnitt angeordnet sind. Das heißt, dass der Montageabschnitt vollständig von den mehreren Kühlrippen umgeben ist.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine oder mehrere der Kühlrippen eine bezogen auf eine jeweilige Längs¬ achse der einen oder der mehreren Kühlrippen in sich verdrehte Form aufweisen.
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine effiziente LuftZirkulation aufgrund einer Wärmekon- vektion entlang der Kühlrippen erzeugt werden kann. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mehreren Kühlrippen winklig zum Montageabschnitt angeordnet sind.
Winklig bedeutet hier einen Winkel von größer 0 Grad (also insbesondere ungleich 0 Grad) und kleiner 180 Grad (also ins¬ besondere ungleich 180 Grad) .
Durch das Vorsehen einer solch winkligen Anordnung wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein Kaminef¬ fekt erzeugt werden kann. Das heißt, dass die erwärmte Luft effizient weg von den Kühlrippen über eine Wärmekonvektion abgeführt werden kann.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ausbilden der Kühlrippen ein Stanzen und/oder ein Biegen des Kühlkörpers umfasst. Die Kühlrippen werden also zum Beispiel aus dem Kühlkörper gestanzt und beispielsweise nach dem Stanzen gebo¬ gen .
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf einen Kühlkörper eine Vielzahl von Halbleiterchips angeordnet wer- den, dies insbesondere analog zu den vorstehend gemachten Ausführungen, wobei nach dem Anordnen eine Vereinzelung durchgeführt wird. Im Rahmen der Vereinzelung ist vorgesehen, dass jeweils mehrere der Vielzahl von Halbleiterchips von an- deren mehreren der Vielzahl von Halbleiterchips getrennt oder vereinzelt werden. So werden letztlich basierend auf einem gemeinsamen Kühlkörper mehrere optoelektronische Leuchtvorrichtungen vereinzelt und hergestellt.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optoelektronische Leuchtvorrichtung mittels des Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung hergestellt ist respektive wird.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels des Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung die optoelektronische Leuchtvorrichtung, wie sie im Rahmen dieser Beschreibung beschrieben wird, hergestellt wird respektive ist.
Technische Funktionalitäten und technische Merkmale des Ver¬ fahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung ergeben sich analog aus entsprechenden technischen Funktionalitäten und technischen Merkmalen der optoelektronischen Leuchtvorrichtung und umgekehrt.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips an einem thermisch leitenden Substrat angeordnet sind, wel¬ ches mittels einer Klemmeinrichtung an den Kühlkörper geklemmt wird.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Klemmeinrichtung eine elektrische Kontaktierungseinrichtung zum elektrischen Kontaktieren von einem oder von mehreren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips umfasst, wobei ein oder mehrere des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips mittels der elektrischen Kontaktierungseinrichtung elektrisch kontaktiert werden. Nach noch einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips direkt auf eine Kühlkörperoberfläche des Kühlkörpers angeordnet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kühlkörperoberfläche benachbart zu dem einen oder den mehre¬ ren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips ein Dielektrikum oder mehrere Dielektrika angeordnet werden, wobei auf dem einen Dielektrikum oder den mehreren Dielektrika jeweils eine elektrische Kontaktfläche angeordnet ist, die mit einem oder mehreren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips elektrisch verbunden wird. Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das eine Dielektrikum oder die mehreren Dielektrika ein weißes Material zur Reflexion der mittels des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips emittierten elektromagnetischen Strahlung umfassen.
Nach noch einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass an einer Kühlkörperoberfläche des Kühlkörpers eine Vertiefung ausge¬ bildet ist, in welche ein thermisch leitender Spiegeleinsatz eingesetzt wird, auf welchem der eine oder die mehreren unge- häusten optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf die Kühlkörperoberfläche benachbart zur Vertiefung ein Die¬ lektrikum oder mehrere Dielektrika angeordnet werden, wobei auf dem einen Dielektrikum oder den mehreren Dielektrika jeweils eine elektrische Kontaktfläche angeordnet ist, die mit einem oder mehreren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips elektrisch verbunden wird. Nach noch einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das eine Dielektrikum oder die mehreren Dielektrika ein weißes Material zur Reflexion der mittels des einen oder der mehreren un- genausten optoelektronischen Halbleiterchips emittierten elektromagnetischen Strahlung umfasst.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips nach dem Anordnen mittels einer Vergussmasse ver¬ gossen werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kühlkörper einen Montageabschnitt, an welchen der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet werden, umfasst, wobei am Kühlkörper mehrere Kühl¬ rippen derart ausgebildet werden, dass diese zumindest teil¬ weise um den Montageabschnitt angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine oder mehrere der Kühlrippen mit einer bezogen auf eine jeweilige Längsachse der einen oder der mehreren Kühlrippen in sich verdrehten Form ausgebildet werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
Fig. 1 eine erste optoelektronische Leuchtvorrich- tung,
Fig. 2 eine zweite optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung,
Fig. 3 eine dritte optoelektronische Leuchtvorrich- tung,
Fig. 4 eine vierte optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung, Fig. 5 eine fünfte optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung, Fig. 6 eine sechste optoelektronische Leuchtvor¬ richtung,
Fig. 7 bis 11 jeweils eine verschiedene Ansicht der vier¬ ten optoelektronischen Leuchtvorrichtung der Fig. 4,
Fig. 12 und 13 jeweils eine verschiedene Ansicht eines
Kühlkörpers , Fig. 14 und 15 jeweils eine verschiedene Ansicht eine Chip- on-Board-Baugruppe,
Fig. 16 und 17 jeweils eine verschiedene Ansicht eines
Klemmhalters ,
Fig. 18 bis 21 jeweils eine verschiedene Ansicht der fünf¬ ten optoelektronischen Leuchtvorrichtung der Fig. 5, Fig. 22 bis 25 jeweils eine verschiedene Ansicht der sechs¬ ten optoelektronischen Leuchtvorrichtung der Fig. 6,
Fig. 26 bis 28 jeweils eine verschiedene Ansicht einer sie- benten optoelektronischen Leuchtvorrichtung und
Fig. 29 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvor- richtung zeigen . Im Folgenden können für gleiche Merkmale gleiche Bezugszei¬ chen verwendet werden. Des Weiteren ist der Übersicht halber vorgesehen, dass nicht in sämtlichen Zeichnungen sämtliche Bezugszeichen für die einzelnen Elemente eingezeichnet sind.
Fig. 1 zeigt eine erste optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung 100 in einer seitlichen Schnittansicht.
Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 100 umfasst einen Kühlkörper 101. Eine Dicke des Kühlkörpers 101 beträgt zum Beispiel 3 mm. Auf einer Kühlkörperoberfläche 103 des Kühl¬ körpers 101 ist ein Substrat 105 angeordnet. Das Substrat 105 ist thermisch leitend. Zum Beispiel ist das Substrat 105 aus Aluminium gebildet. Das Substrat 105 ist zum Beispiel als ein hochreflektives Substrat ausgebildet. Das heißt, dass das Substrat 105 zum Beispiel auf einer Oberseite 107, die als Substratoberseite bezeichnet werden kann, eine Reflexionsbe- schichtung aufweist. Die Substratoberseite 107 bezeichnet die Seite des Substrats 105, die der Kühlkörperoberfläche 103 ab- gewandt ist.
Auf der Substratoberseite 107 sind mehrere ungehäuste opto¬ elektronische Halbleiterchips 109 angeordnet. Die Halbleiter¬ chips 109 sind zum Beispiel Leuchtdioden.
Ferner sind zwei elektrische Kontaktflächen 111 auf der Sub¬ stratoberseite 107 angeordnet. Elektrische Bonddrähte 113 verbinden die Kontaktflächen 111 mit den Halbleiterchips 109. Die Halbleiterchips 109 sind untereinander ebenfalls mittels Bonddrähten 113 elektrisch verbunden.
Die Halbleiterchips 109, die elektrischen Kontaktflächen 111 sowie die Bonddrähte 113 sind mittels einer Vergussmasse 115 vergossen. Die Vergussmasse 115 umfasst zum Beispiel einen Konverter und/oder Diffusorpartikel und/oder Streupartikel.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Damm auf der Substratoberseite 107 gebildet oder angeord- net ist, der um die beiden Kontaktflächen 111 sowie um die Halbleiterchips 109 umläuft. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine Vergussmasse bei einem Vergießen nicht von der Substratoberseite 107 herunterlaufen kann .
Das Substrat 105 sowie die Halbleiterchips 109 mit den elektrischen Kontaktflächen 111 bilden eine Chip-on-Board (COB) -Baugruppe 117. Da in dem hier gezeigten Ausführungsbei- spiel die einzelnen Elemente vergossen sind, kann die COB-
Baugruppe 117 auch als eine vergossene COB-Baugruppe 117 be¬ zeichnet werden. Solch eine Baugruppe 117 kann zum Beispiel in einem Herstellungsprozess der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 als ein bereits fertig montiertes Bauteil be- reitgestellt werden.
So ist zum Beispiel vorgesehen, die COB-Baugruppe 117 umfas¬ send die Vergussmasse 115 auf die Kühlkörperoberfläche 103 anzuordnen. Zur Befestigung der Baugruppe 117 sind zwei Klem- men 119 vorgesehen, die jeweils mit einem ersten Abschnitt 121 an der Kühlkörperoberfläche 103 befestigt sind und die jeweils mittels eines zweiten Abschnitts 123 das Substrat 105 an die Kühlkörperoberfläche 103 festklemmen. Die beiden Klemmen 119 bilden somit eine Klemmeinrichtung zum Klemmen des Substrats 105 an die Kühlkörperoberfläche 103.
Somit sind die Halbleiterchips 109 mittelbar, also indirekt, über das Substrat 105 am Kühlkörper 101 angeordnet und mit diesem thermisch verbunden, insofern das Substrat 105 thermisch leitend ausgebildet ist.
Sofern die Substratoberseite 107 mit einer Reflexionsbe- schichtung versehen ist, wird dadurch der technische Vorteil bewirkt, dass eine Lichtauskoppeleffizienz der Leuchtvorrichtung 100 effizient gesteigert werden kann. In der Leuchtvorrichtung 100 gemäß Fig. 1 sind zwei Funktionalitäten in einem Bauteil integriert. Das heißt, dass der Kühlkörper 101 sowohl eine Kühlfunktion als auch eine Haltefunktion übernimmt, insofern der Kühlkörper 101 die beiden Klemmen 119 aufweist. Das heißt also, dass sowohl eine Halte¬ funktion als auch eine Wärmesenkefunktion in einer Baugruppe, hier den Kühlkörper 101 mit den Klemmen 119, realisiert ist.
Ferner ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, auf einen solchen Kühlkörper 101 weitere Komponenten, zum Beispiel Optiken, Linsen, Reflektoren, anzuordnen oder zu befestigen. Durch das Vorsehen des Kühlkörpers 101 ist in vorteilhafter Weise eine vordefinierte thermische Schnittstelle direkt ab Werk, also direkt ab Herstellungsprozess , für die Halbleiter- chips 109 bewirkt. Denn sofern sich ein Endkunde um ein Kühlkonzept bemühen müsste, so ist hierbei mit unterschiedlichen Ergebnissen zu rechnen, je nach Technologie/Erfahrung des Endkunden. Somit kann es also passieren, dass der Endkunde keine ausreichende Kühlung für die Halbleiterchips 109 reali- siert, was dann zu Hitzeschäden an den Halbleiterchips 109 führen könnte .
Fig. 2 zeigt eine zweite optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung 200 in einer seitlichen Schnittansicht.
Als ein Unterschied zu der ersten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 der Fig. 1 sind die Halbleiterchips 109 di¬ rekt auf der Kühlkörperoberfläche 103 angeordnet, zum Bei¬ spiel geklebt. Das heißt, dass in der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 200 auf ein Substrat 105, welches zwischen den Halbleiterchips 109 und dem Kühlkörper 101 vorgesehen ist, verzichtet wird. Die Halbleiterchips 109 sind also un¬ mittelbar, also direkt, am Kühlkörper 101 angeordnet oder be¬ festigt .
Auf der Kühlkörperoberfläche 103 sind ferner zwei Dielektri¬ ka 201 benachbart zu den Halbleiterchips 109 angeordnet. Auf einer jeweiligen Oberseite 203 der Dielektrika 201 ist je- weils eine elektrische Kontaktfläche 111 gebildet oder ange¬ ordnet. Über diese Kontaktflächen 111 ist analog zu der
Leuchtvorrichtung 100 der Fig. 1 mittels Bonddrähten 113 eine elektrische Kontaktierung der Halbleiterchips 109 ausgebildet oder bewirkt.
Die Halbleiterchips 109, die Bonddrähte 113 sowie die Kon¬ taktflächen 111 sind mittels einer Vergussmasse 115 vergos¬ sen .
Auch hier übernimmt der Kühlkörper 101 sowohl eine Haltefunktion als auch eine Wärmesenkefunktion. Das heißt, dass zwei Funktionalitäten (Halterung und Wärmesenke) in einer Baugruppe, hier dem Kühlkörper 101, realisiert sind. Auch hier ist in vorteilhafter Weise eine effiziente Befestigung weiterer Komponenten (zum Beispiel Optiken, Linsen, Reflektoren) möglich.
Auch hier wird durch das Vorgeben des Kühlkörpers 101 eine vordefinierte thermische Schnittstelle direkt ab Werk ge¬ schaffen .
Darüber hinaus ist durch die unmittelbare Anordnung der Halb¬ leiterchips 109 am Kühlkörper 101 eine noch bessere und effi- zientere thermische Anbindung der Halbleiterchips 109 am
Kühlkörper 101 geschaffen verglichen mit der Leuchtvorrichtung 100 der Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine dritte optoelektronische Leuchtvorrich- tung 300 in einer seitlichen Schnittansicht.
An der Kühlkörperoberfläche 103 des Kühlkörpers 101 ist eine Vertiefung 301 ausgebildet. Am Boden 303 der Vertiefung 301 ist ein Spiegeleinsatz 305 angeordnet. Auf einer Obersei- te 307 des Spiegeleinsatzes 305 sind die mehreren Halbleiter¬ chips 109 angeordnet. Die Oberseite 307 des Spiegeleinsat¬ zes 305 bezeichnet diejenige Seite des Spiegeleinsatzes, die dem Boden 303 der Vertiefung 301 abgewandt ist. Der Spiegeleinsatz 305 ist zum Beispiel aus Aluminium gebildet und ist zum Beispiel mit einer Reflexionsbeschichtung an seiner Oberseite 307 versehen.
Analog zu der zweiten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 200 sind auch in der dritten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 300 zwei Dielektrika 201 auf der Kühlkörperoberfläche 103 angeordnet. Die beiden Dielektrika 201 sind derart angeordnet, dass ein jeweiliger Abschnitt der Dielektrika 201 über die Vertiefung 301 ragen. Sie ragen derart über die Vertiefung 301, dass sie die Oberseite 307 des Spiegeleinsatzes 305 kontaktieren und so zumindest ansatzweise den Spiegelein¬ satz 305 in der Vertiefung 301 klemmen respektive fixieren.
Auch hier sind die Halbleiterchips 109, die Bonddrähte 113 sowie die Kontaktflächen 111 auf der Oberseite 203 der Die¬ lektrika 201 mittels einer Vergussmasse 115 vergossen. Hier¬ bei ist ferner die Vertiefung 301 ebenfalls mit der Verguss- masse 115 vergossen.
Auch hier weist der Kühlkörper 101 zwei Funktionalitäten auf: Wärmesenke und Befestigung. Auch hier ist in vorteilhafter Weise eine effiziente Befestigung weiterer Komponenten (Opti- ken, Linsen oder Reflektoren) ermöglicht. Auch hier ist in vorteilhafter Weise eine vordefinierte thermische Schnitt¬ stelle direkt ab Werk gegeben.
Dadurch, dass in dem Kühlkörper 101 eine Vertiefung gebildet ist, wird in vorteilhafter Weise Material eingespart.
Fig. 4 zeigt eine vierte optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung 400 in einer seitlichen Schnittansicht. Die vierte optoelektronische Leuchtvorrichtung 400 ist zumin¬ dest teilweise analog zur ersten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 100 gemäß Fig. 1 gebildet. Zusätzlich sind hier am Kühlkörper 101 Kühlrippen 403 ausgebildet. Die Kühlrip- pen 403 sind umlaufend um einen Montageabschnitt 401 angeord¬ net, wobei der Montageabschnitt 401 des Kühlkörpers 101 dem¬ jenigen Abschnitt entspricht, auf welchem die einzelnen Ele¬ mente, also insbesondere das Substrat 105 und die Klemmen 119, angeordnet sind.
Zwischen dem Montageabschnitt 401 und den Kühlrippen 403 ist jeweils ein Winkel 405 gebildet. Das heißt, dass die Kühlrip¬ pen 403 winklig vom Montageabschnitt 401, also insbesondere winklig bezogen auf die Kühlkörperoberfläche 103, abstehen. Der Winkel 405 ist zum Beispiel größer als 90 Grad und ist zum Beispiel kleiner als 180 Grad.
Durch das Vorsehen der Kühlrippen 403 wird eine weiter ver- besserte und effizientere Kühlwirkung oder Wärmesenkefunktion erzielt .
Fig. 5 zeigt eine fünfte optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung 500 in einer seitlichen Schnittansicht. Die fünfte opto- elektronische Leuchtvorrichtung 500 ist im Wesentlichen analog zur zweiten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 200 der Fig. 2 ausgebildet. Analog zu der vierten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 400 der Fig. 4 sind auch hier Kühlrippen 403 gebildet. Auf die entsprechenden Ausführen wird verwie- sen.
Fig. 6 zeigt eine sechste optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung 600 in einer seitlichen Schnittansicht. Die sechste optoelektronische Leuchtvorrichtung 600 ist im
Wesentlichen analog zur dritten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 300 der Fig. 3 ausgebildet. Analog zu der vierten und analog zur der fünften optoelektronischen Leuchtvorrichtung 400, 500 der Fig. 4 und 5 sind auch hier Kühlrippen 403 ausgebildet. Auf die entsprechenden Ausführungen wird verwie¬ sen . Fig. 7 zeigt eine Ansicht von oben auf die vierte optoelekt¬ ronische Leuchtvorrichtung 400 in einer weiteren Ausgestaltung . Es sind zusätzlich noch zwei elektrische Kontaktierungsmit- tel 701 auf der Kühlkörperoberfläche 103 angeordnet. Diese Kontaktierungsmittel 701 sind zum Beispiel Steckkontakte.
Über diese Steckkontakte ist zum Beispiel eine elektrische Kontaktierung der Kontaktflächen 111 ermöglicht.
Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht der vierten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 400 entlang einer in Fig. 7 eingezeichnete Linie VIII-VIII. Das Bezugszeichen 801 respektive X zeigt auf einen Kreis, der einen Bereich der Leuchtvorrichtung 400 abgrenzt, wobei dieser Bereich in Fig. 10 vergrößert dargestellt ist.
Fig. 9 zeigt eine weitere Schnittansicht entlang einer Linie IX-IX der Leuchtvorrichtung 400, wobei diese Schnittlinie IX- IX in Fig. 7 eingezeichnet ist. Das Bezugszeichen 901 respektive XI zeigt auf einen Kreis, der einen Ausschnitt der
Leuchtvorrichtung 400 abgrenzt. Dieser Ausschnitt ist vergrö¬ ßert in Fig. 11 dargestellt.
Fig. 12 zeigt den Kühlkörper 101 umfassend die Kühlrippen 403 in einer Ansicht von oben. Fig. 13 zeigt den Kühlkörper 101 der Fig. 12 in einer Seitenansicht. Fig. 14 zeigt die COB-Baugruppe 117 in einer Ansicht von oben. In Fig. 15 ist die COB-Baugruppe 117 in einer seitli¬ chen Ansicht gezeigt. Der Übersicht halber sind nicht sämtli¬ che Elemente im Detail gezeigt. Fig. 16 zeigt eine Klemmhalterung 1601, die mittig eine kreisförmige Aussparung 1603, also ein Loch, aufweist. Es sind zwei elektrische Kontakte 1605 um die Aussparung 1603 angeordnet, über welche eine elektrische Kontaktierung der Kontaktflächen 111 ermöglicht ist.
Fig. 17 zeigt die Klemmhalterung 1601 der Fig. 16 in einer seitlichen Ansicht.
In einem Herstellungsprozess ist zum Beispiel vorgesehen, dass die COB-Baugruppe 117 auf die Kühlkörperoberfläche 103 angeordnet wird. Anschließend wird zum Beispiel die Klemmhal- terung 1601 auf die COB-Baugruppe 117 gesetzt, wobei die Aus¬ sparung 1603 über die Vergussmasse 115 gesetzt wird, so dass Licht die Aussparung 1603 passieren kann.
Fig. 18 zeigt die fünfte optoelektronische Leuchtvorrich- tung 500 der Fig. 5 in einer Ansicht von oben.
Es ist eine Schnittlinie XX-XX eingezeichnet. Die entspre¬ chende Schnittansicht zeigt Fig. 20. Fig. 19 zeigt eine Seitenansicht der fünften optoelektronischen Leuchtvorrichtung 500.
In Fig. 20 ist ein Bereich der Leuchtvorrichtung 500 mit einem Kreis mit dem Bezugszeichen 2001 respektive XXI gekenn- zeichnet. Dieser Bereich 2001 ist in Fig. 21 vergrößert dar¬ gestellt.
Fig. 22 zeigt die sechste optoelektronische Leuchtvorrich¬ tung 600 in einer Ansicht von oben. Es ist eine Schnittli- nie XIV-XIV eingezeichnet. Die entsprechende Schnittansicht zeigt die Fig. 24.
Fig. 23 zeigt eine Seitenansicht der sechsten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 600.
In Fig. 24 ist ein Bereich der Leuchtvorrichtung 600 mit einem Kreis mit dem Bezugszeichen 2401 respektive XXV versehen. Dieser Bereich 2401 ist in Fig. 25 vergrößert dargestellt. Fig. 26 bis 28 zeigen jeweils eine unterschiedliche Ansicht einer siebenten optoelektronischen Leuchtvorrichtung 2600. In Fig. 26 ist eine Ansicht von oben gezeigt. In Fig. 27 ist eine Seitenansicht gezeigt. In Fig. 28 ist eine Ansicht von schräg oben gezeigt.
Im Wesentlichen ist die siebente optoelektronische Leuchtvor- richtung 2600 in verschiedenen Ausführungsformen analog zu einer der vierten, fünften und sechsten Leuchtvorrichtungen 400, 500, 600 ausgebildet. Auf die entsprechenden Ausführun¬ gen wird verwiesen. Das heißt, dass die Leuchtvorrichtungen 400, 500, 600 in verschiedenen Ausführungsformen den Kühlkör- per der Leuchtvorrichtung 2600 aufweisen anstelle des Kühlkörpers 101.
Als ein Unterschied sind die Kühlrippen 2605 um einen Monta¬ geabschnitt 2603 angeordnet, wobei als Unterschied diese Kühlrippen 2605 eine bezogen auf ihre Längsachse 2607 in sich verdrehte Form aufweisen. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine verbesserte Konvektion er¬ zielt werden kann. Fig. 29 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: - Bereitstellen 2901 von einem oder mehreren ungehäusten
optoelektronischen Halbleiterchips ,
- Anordnen 2903 des einen oder der mehreren ungehäusten
optoelektronischen Halbleiterchips an einen Kühlkörper, um den einen oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips mit dem Kühlkörper thermisch zu verbinden.
Die Erfindung umfasst also insbesondere und unter anderem den Gedanken, ein effizientes technisches Konzept bereitzustel- len, mittels welchem eine effiziente Kühlung von ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips ermöglicht ist.
Eine weitere Möglichkeit, eine effiziente Kühlung zu erzielen und somit einen Aufwand für eine Kühlung zu reduzieren, besteht insbesondere in einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform darin, eine Halbleiterchipanzahl in der COB-Bau- gruppe zu erhöhen. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Effizienz durch geringere Bestromung bei glei- ehern Lichtstrom, so dass eine geringere eingetragene Wärme¬ menge und bessere Entwärmung durch Verringerung des Wärmewiderstands ermöglicht sind, bis (bei ausreichender Anzahl an Halbleiterchips) ein Betrieb bei Raumtemperatur ohne Kühlkör¬ per möglich ist. Ausschlaggebend ist hier die so genannte Junction-Temperatur (Tj), welche typischerweise einen Wert von 125 °C bis 150 °C nicht überschreiten soll, um eine vor¬ zeitige Alterung der Halbleiterchips zu vermeiden.
Es ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass die COB- Baugruppe mindestens 90 Halbleiterchips umfasst. Ein Licht¬ strom beträgt zum Beispiel 500 Im (bei 164 lm/W) oder bei¬ spielsweise 1000 Im (bei 220 lm/W) .
Nach einer Ausführungsform wird eine COB-Baugruppe in eine Halterung umfassend einen integrierten Kühlkörper integriert (Ausführungsbeispiel umfassend den Kühlkörper mit einer
Klemm- oder Halteeinrichtung) .
Nach einer Ausführungsform wird ein Substrat, insbesondere ein hochreflektives Substrat, oder ein Leadframe, als inte¬ grierter Kühlkörper verwendet (Ausführungsbeispiel, in wel¬ chem die Halbleiterchips direkt am Kühlkörper angeordnet sind) . Nach einer allgemeinen Ausführungsform ist somit ein Kühlkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung als ein Leadframe ausgebildet . Nach einer Ausführungsform wird die COB-Baugruppe auf einem hochreflektiven Spiegeleinsatz gefertigt, der dann in eine Vertiefung des Kühlkörpers angeordnet wird. Durch eine Erhöhung der Chipanzahl in der COB-Baugruppe bis ein Betrieb bei Raumtemperatur ohne Kühlkörper möglich ist, können insbesondere Kosten gesenkt werden. Es kann Material eingespart werden und es findet eine Prozesseinsparung statt, insofern hier auf einen Kühlkörper zum Beispiel verzichtet werden kann.
Die Integration der COB-Baugruppe in einen Halter mit einem integrierten Kühlkörper weist insbesondere folgende Vorteile auf: Kostensenkung, Materialeinsparung, Prozesseinsparung durch Verzicht auf Kühlkörper beim Endanwender oder Endkunden, Realisierung des COB-Halters und der Wärmesenke in einer Baugruppe, effiziente Befestigung externer Komponenten (Linse, Reflektor, optische Elemente) , vordefinierte thermische Schnittstelle direkt ab Werk.
Bei der direkten Anordnung der Chips auf der Kühlkörperoberfläche werden insbesondere folgende Vorteile erzielt: Kosten¬ senkung, Materialeinsparung, Prozesseinsparung durch Verzicht auf Kühlkörper beim Endanwender oder Endkunden, Doppelfunkti- on in einer Baugruppe (Halterung und Wärmesenke) , effiziente Befestigung externer Komponenten (Optiken, Linsen, Reflektoren) , effizient vordefinierte thermische Schnittstelle di¬ rekt ab Werk, noch weiter verbesserte thermische Anbindung der Chips an den Kühlkörper bezogen auf die Ausführungsform umfassend ein Substrat, auf welchem die Chips angeordnet sind .
Die Ausführungsform, welche den Spiegeleinsatz umfasst, weist insbesondere folgende Vorteile auf: Kostensenkung, Material- einsparung, Prozesseinsparung durch Verzicht auf Kühlkörper beim Endanwender, Realisierung einer Doppelfunktion (Halterung und Wärmesenke) in einer Baugruppe, effiziente Befesti¬ gung externer Komponenten (Optiken, Linsen, Reflektoren) , ef- fizient vordefinierte thermische Schnittstelle direkt ab Werk, im Vergleich zu den Ausführungsformen ohne eine Vertiefung eine höhere Materialeinsparung beim Kühlkörpermaterial oder Substratmaterial.
Insbesondere in den Ausführungsformen, in welchen die Chips direkt am Kühlkörper angeordnet sind, wird eine besonders ef¬ fiziente thermische Anbindung realisiert. Dies resultiert insbesondere in einem Entfall eines Delta-T-Verlustes über ein so genanntes "Thermal Interface Material", also einem thermischen Schnittstellenmaterial (zum Beispiel das Sub¬ strat), welches hier entfällt. Daraus ergibt sich ein größe¬ res treibendes Temperaturpotential für den Kühlkörper gegen¬ über den Betriebstemperaturen der Chips (TA) . Somit kann der Kühlkörper deutlich kleiner ausgebildet werden im Gegensatz zu einer indirekten Anordnung.
Der erfindungsgemäße Grundgedanke ist ferner auch darin zu sehen, dass eine jeweilige Funktionalität der Halbleiter- chips, des Haltens der Halbleiterchips und eines Kühlkörpers bereits bei der Herstellung und Fertigung der Leuchtvorrichtung mitbereitgestellt wird und dass dies durch kostengünsti¬ ge, Material einsparende und volumentaugliche Leadframepro- zesse und/oder Stanz- und/oder Biegeprozesse realisiert wer- den kann.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein- geschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . BEZUGSZEICHENLISTE
100 erste optoelektronische Leuchtvorrichtung
101 Kühlkörper
103 Kühlkörperoberfläche
105 Substrat
107 Substratoberseite
109 Halbleiterchip
111 elektrische Kontaktfläche
113 Bonddraht
115 Vergussmasse
117 COB-Baugruppe
119 Klemme
121, 123 Abschnitte der Klemme
200 zweite optoelektronische Leuchtvorrichtung
201 Dielektrikum
203 Oberseite des Dielektrikums
300 dritte optoelektronische Leuchtvorrichtung
301 Vertiefung
303 Boden der Vertiefung
305 Spiegeleinsatz
307 Oberseite des Spiegeleinsatzes
400 vierte optoelektronische Leuchtvorrichtung
401 Montageabschnitt
403 Kühlrippe
405 Winkel zwischen Kühlrippe und Montageabschnitt
500 fünfte optoelektronische Leuchtvorrichtung
600 sechste optoelektronische Leuchtvorrichtung
701 elektrisches Kontaktierungsmittel
801 Bereich
901 Bereich
1601 Klemmhalterung
1603 Aussparung
1605 elektrische Kontaktierung
2001 Bereich
2401 Bereich
2600 siebente optoelektronische Leuchtvorrichtung
2603 Montageabschnitt 2605 Kühlrippe
2607 Längsachse der Kühlrippe
2901 Bereitstellen
2903 Anordnen

Claims

PATENTA S PRÜCHE
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100), umfassend:
- einen oder mehrere ungehäuste optoelektronische Halb¬ leiterchips (109),
- welche an einem Kühlkörper (101) angeordnet und mit diesem thermisch verbunden sind.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch
1, wobei der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) an einem thermisch leitenden Substrat (105) angeordnet sind, welches mittels einer Klemmeinrichtung (119, 1601) am Kühlkörper (101) geklemmt ist.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch
2, wobei die Klemmeinrichtung (119, 1601) eine elektrische Kontaktierungseinrichtung (701, 1605) zum elektrischen Kontaktieren von einem oder von mehreren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) umfasst.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) direkt auf einer Kühlkörperoberfläche (103) des Kühlkörpers (101) angeord¬ net sind.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei auf der Kühlkörperoberfläche (103) benachbart zu dem einen oder den mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) ein Dielektrikum (201) oder mehrere Dielektrika (201) angeordnet sind, wobei auf dem einen Dielektrikum (201) oder den mehreren Dielektrika (201) jeweils eine elektrische Kontaktfläche (111) ange¬ ordnet ist, die mit einem oder mehreren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) elektrisch verbunden ist. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei das eine Dielektrikum (201) oder die mehreren Dielektrika (201) ein weißes Material zur Reflexion der mittels des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) emittierten elektro magnetischen Strahlung umfassen.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei an einer Kühlkörperoberfläche (103) des Kühlkör pers (101) eine Vertiefung (301) ausgebildet ist, in wel eher ein thermisch leitender Spiegeleinsatz (305) eingesetzt ist, auf welchem der eine oder die mehreren unge¬ häusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) angeord net sind.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch
7, wobei auf der Kühlkörperoberfläche (103) benachbart zur Vertiefung (301) ein Dielektrikum (201) oder mehrere Dielektrika (201) angeordnet sind, wobei auf dem einen Dielektrikum (201) oder den mehreren Dielektrika (201) jeweils eine elektrische Kontaktfläche (111) angeordnet ist, die mit einem oder mehreren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) elektrisch verbunden ist.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch
8, wobei das eine Dielektrikum (201) oder die mehreren Dielektrika (201) ein weißes Material zur Reflexion der mittels des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) emittierten elektro magnetischen Strahlung umfassen.
Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) mit tels einer Vergussmasse (115) vergossen sind. 11. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kühlkörper einen Montageabschnitt (401, 2603), an welchem der eine oder die meh¬ reren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) angeordnet sind, und mehrere Kühlrippen (403, 2605) umfasst, wobei die mehreren Kühlrippen (403, 2605) zumin¬ dest teilweise um den Montageabschnitt (401, 2603) ange¬ ordnet sind. 12. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei eine oder mehrere der Kühlrippen (403, 2605) eine bezogen auf eine jeweilige Längsachse (2607) der ei¬ nen oder der mehreren Kühlrippen (403, 2605) in sich verdrehte Form aufweisen.
13. Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung (100), umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen (2901) von einem oder mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109),
- Anordnen (2903) des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) an einen Kühlkörper (101), um den einen oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) mit dem Kühlkörper (101) thermisch zu verbinden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) an einem thermisch leitenden Substrat (105) angeordnet sind, welches mittels einer Klemmeinrichtung (119, 1601) an den Kühlkörper (101) geklemmt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Klemmeinrichtung (119, 1601) eine elektrische Kontaktierungseinrich- tung (701, 1605) zum elektrischen Kontaktieren von einem oder von mehreren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) umfasst, wobei ein oder mehrere des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) mittels der elektrischen Kontaktierungseinrichtung (701, 1605) elektrisch kontaktiert werden.
16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der eine oder die meh- reren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips
(109) direkt auf eine Kühlkörperoberfläche (103) des Kühlkörpers (101) angeordnet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei auf die Kühlkörperober- fläche (103) benachbart zu dem einen oder den mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) ein Dielektrikum (201) oder mehrere Dielektrika (201) ange¬ ordnet werden, wobei auf dem einen Dielektrikum (201) o- der den mehreren Dielektrika (201) jeweils eine elektri- sehe Kontaktfläche (111) angeordnet ist, die mit einem oder mehreren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) elektrisch verbunden wird. 18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das eine Dielektrikum (201) oder die mehreren Dielektrika (201) ein weißes Material zur Reflexion der mittels des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) emittierten elektromagnetischen Strahlung umfassen,
19. Verfahren nach Anspruch 13, wobei an einer Kühlkörperoberfläche (103) des Kühlkörpers (101) eine Vertiefung (301) ausgebildet ist, in welche ein thermisch leitender Spiegeleinsatz (305) eingesetzt wird, auf welchem der ei- ne oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) angeordnet sind.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei auf die Kühlkörperoberfläche (103) benachbart zur Vertiefung (301) ein Dielekt- rikum (201) oder mehrere Dielektrika (201) angeordnet werden, wobei auf dem einen Dielektrikum (201) oder den mehreren Dielektrika (201) jeweils eine elektrische Kon¬ taktfläche (111) angeordnet ist, die mit einem oder meh- reren des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) elektrisch verbunden wird . 21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das eine Dielektrikum (201) oder die mehreren Dielektrika (201) ein weißes Material zur Reflexion der mittels des einen oder der mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) emittierten elektromagnetischen Strahlung umfasst.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) nach dem Anordnen mittels einer Vergussmasse (115) vergossen werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei der Kühlkörper einen Montageabschnitt (401, 2603), an welchen der eine oder die mehreren ungehäusten optoelektronischen Halbleiterchips (109) angeordnet werden, umfasst, wobei am Kühlkörper (101) mehrere Kühlrippen (403, 2605) derart ausgebildet werden, dass diese zumindest teilweise um den Montageabschnitt (401, 2603) angeordnet sind.
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei eine oder mehrere der Kühlrippen (403, 2605) mit einer bezogen auf eine jewei¬ lige Längsachse (2607) der einen oder der mehreren Kühlrippen (403, 2605) in sich verdrehten Form ausgebildet werden .
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