WO2018234157A1 - Trägerplatte für ein elektronisches bauteil und elektronisches bauelement - Google Patents

Trägerplatte für ein elektronisches bauteil und elektronisches bauelement Download PDF

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WO2018234157A1
WO2018234157A1 PCT/EP2018/065852 EP2018065852W WO2018234157A1 WO 2018234157 A1 WO2018234157 A1 WO 2018234157A1 EP 2018065852 W EP2018065852 W EP 2018065852W WO 2018234157 A1 WO2018234157 A1 WO 2018234157A1
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corner
carrier plate
contact surface
contact
underside
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PCT/EP2018/065852
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Peter Nagel
Eder SANTANA ANNIBALE
Klaus Reingruber
Rainer Huber
Leopold KREUTINGER
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • a support plate for an electronic component It is specified a support plate for an electronic component.
  • an electronic component is specified.
  • An object to be solved is to provide a support plate for an electronic component, with a
  • Reliable and temperature-stable solder joint can be realized to a circuit board. Another object to be solved is to provide an electronic component with such a carrier plate.
  • a carrier plate is also called a package in professional circles.
  • Support plate for an electronic component a top.
  • the upper side is preferably used for electrical connection and mounting of the electronic component.
  • the electronic component is not part of the carrier plate, but a separate component.
  • the upper side preferably forms a main side of the carrier plate, that is to say runs essentially parallel to a main extension direction of the carrier plate.
  • the top side has electrical
  • Connection surfaces preferably metallic connection surfaces, on.
  • the electronic component can then be soldered or glued to the electrical connection surfaces.
  • the underside is preferably used for electrical connection and mounting the carrier plate to a circuit board.
  • the underside is preferably one
  • Main side of the support plate and extends, for example, substantially parallel to the top.
  • the printed circuit board is not part of the carrier plate, but a separate one
  • the upper side and / or lower side are preferably substantially flat or planar over their entire lateral extent.
  • the support plate has, for example, a thickness, measured between the top and the bottom, of at least 100 ym or at least 200 ym or at least 500 ym or at least 1 mm. Alternatively or additionally, the thickness is at most 2 mm or at most 1 mm or at most 800 ym.
  • the top and / or the bottom for example, have an area of at least 0.25 mm ⁇ or at least 0.5 mm ⁇ or at least 1 mm ⁇ or at least 2 mm ⁇ or at least 4 mm ⁇ . Alternatively or additionally, the area of the top and / or the bottom is at most 100 mm ⁇ or at most 50 mm ⁇ or at most 10 mm ⁇ or at most 8 mm ⁇ or at most 6 mm ⁇ .
  • the carrier plate has two or more electrically isolated from each other
  • the contact structures are for
  • the contact structures are electrically conductive and extend completely through the carrier plate from top to bottom.
  • Contact structures thus form through holes through the carrier plate.
  • the contact structures are formed, for example, metallic.
  • metallic for example, include
  • Printed circuit board is mounted, the contact surfaces are exposed at the bottom of the support plate.
  • charge carriers are injected from the carrier plate into the printed circuit board or from the printed circuit board into the carrier plate via the contact surfaces.
  • the contact surfaces are formed metallic. They include or exist
  • the contact surfaces are particularly coherent, preferably simple
  • the thickness of the elements / platelets is, for example, at least 1 .mu.m and / or at most 150 .mu.m.
  • the contact surfaces are adapted or intended to be wetted with a solder material, in particular
  • Contact surfaces in the area of a corner of the bottom arranged. This means that at least one contact surface is arranged in the region of a corner. It can also be several contact surfaces in the area of one or
  • no further metallic and / or electrically conductive element in particular no further contact surface, and no cooling surface as defined below are preferably arranged.
  • the fact that a contact surface is arranged in the region of a corner means, in particular, that the contact surface to this corner has a smaller distance than to all other corners of the underside. Seen in plan view of the bottom, the forms
  • the underside viewed in plan view has a contour that the bottom or the
  • Support plate in the lateral direction, ie parallel to
  • This contour comprises one or more corners, in particular
  • the bottom surface has the geometric shape of a rectangle or a square or hexagon, such as a regular hexagon. At least one contact surface is in the area of one of these corners
  • the contact surface arranged in the region of the corner has a curved edge viewed in plan view of the underside. That is, the contact surface located in the area of the corner forms a view in plan view of the underside two-dimensional geometric figure or surface or shape having at least one curved edge. The contact surface is thus in the lateral direction by a curved edge
  • the contact area lying in the area of the corner substantially forms the geometric figure or shape of a circle segment or of an ellipse segment or of a circular sector or of an elliptical sector.
  • “Substantially” is intended to mean that the geometric shape of the contact surface of a perfect circle segment or ellipse segment or circular sector or ellipse sector
  • circle segment-shaped figure which are the same size in area, are superimposed so that they have at least 80% or at least 90% or at least 95% of their areas
  • the curved edge of the contact surface arranged in the region of the corner faces the corner, so that the point of the contact surface closest to the corner lies on the curved edge.
  • the contact area arranged in the region of the corner has a distance to the corner of at least 2.5% or at least 3% or at least 3.5% or at least 4% or at least 5% of the circumference of the underside.
  • the contact surface is only spaced to the corner by the minimum distance specified above.
  • the minimum distance of the contact surfaces to the contour of the underside, in particular to edges of the underside is preferably smaller, for example between 0.1% and 1% of the circumference of the
  • the underside may have several corners, for example at least two, in particular exactly four corners.
  • the underside may have several corners, for example at least two, in particular exactly four corners.
  • one, for example, exactly one contact surface can be arranged in each case. All here and below for a corner and a contact surface arranged in the area of the corner
  • the underside may have two corners or four corners, in the region of which a contact surface is arranged in each case.
  • the assignment of a contact surface to a corner can be unique. That is, in the area of each corner is only one contact surface. To all other corners is the distance of the contact surface then larger than to this corner.
  • Each contact surface arranged in the region of a corner can have a curved edge which faces the respective corner and the minimum distance defined above
  • two contact surfaces can be arranged simultaneously in the region of a corner.
  • the support plate for an electronic component comprises a top to
  • the carrier plate comprises a bottom for electrically connecting the carrier plate to a
  • the carrier plate comprises two or more
  • the contact structures in each case form electrically conductive contact surfaces on the underside.
  • a contact surface is arranged in the region of a corner of the underside. The in the area of the corner
  • arranged contact surface has in plan view of the
  • the curved edge faces the corner so that the point of contact surface closest to the corner is on the curved surface Edge lies.
  • the contact surface closest to the corner also has a distance to the corner of at least 2.5% and at most 10% of the circumference of the underside.
  • the present invention is based inter alia on the
  • Support plates for electronic components and printed circuit boards are often unstable to temperature changes. The reason for this is that the carrier plates are often made of different materials than the printed circuit boards that are used
  • the present invention relates in particular to a
  • Support plate is particularly designed so that the tips of the highest load are omitted and the remaining load as evenly as possible on the contact surface
  • the highest load usually occurs in the region of the carrier plate that is farthest from the center of the carrier plate. These are usually the corners of the support plate or the bottom.
  • the arranged in the corner area contact surface is in the present invention relatively far away from the corner, so that the area with the largest thermal expansion is omitted for the subsequent solder joint.
  • the curvature of the corner of the edge facing the contact surface also ensures that the contact surface can be kept as large as possible at the same time, so that the mechanical stress on the solder joint is distributed over a large area.
  • the curved edge has a length which is at least 5% or at least 5.5% or at least 6% or at least 6.5% or at least 7% or at least 8% of the circumference of the underside.
  • the length of the curved edge is at most 15% or at most 10% of the circumference of the underside.
  • the first and second edges of the bottom meet in the corner.
  • the edges of the bottom limit the bottom in a lateral direction.
  • the curved edge has a radius of curvature of at least 3% or at least 3.5% or at least 4% or at least 4.5% or at least 5% of the circumference over at least 80% or at least 90% or at least 95% of its length the bottom.
  • the radius of curvature of the curved edge is at most 12.5% or at most 12% or at most 11% or at most 10% or at most 8% of the circumference of the underside.
  • the curved edge is convexly curved. That is, any connecting line between two points of the curved edge always runs within the contact surface.
  • the curved edge may also be concavely curved so that any
  • the curved edge is the edge of a circle segment.
  • the curved edge then over at least 80% or at least 90% or at least 95% of its length in the context of
  • this geometric shape is advantageous in terms of optimizing the size of the contact surface.
  • the curved edge is the edge of an ellipse segment.
  • the edge of an ellipse segment is the edge of an ellipse segment.
  • Curved edge then a monotonous, especially strictly monotone and steadily within the manufacturing tolerance
  • the contact area arranged in the region of the corner has a depth of at least 3% or at least 3.5% or at least 4% or at least 4.5% of the circumference of the underside.
  • the contact surface arranged in the region of the corner has a depth of at most 5% or at most 4.5% or at most 4% of the circumference of the underside. Under the depth of the arranged in the area of the corner
  • the contact surface is the distance between the point of the contact surface closest to the corner and a point closest to the center of the underside
  • the depth of the contact surface is thus the extension of the contact surface along a connecting straight line between the corner and the center of the underside.
  • the center of the underside is, for example, the center of gravity or center of the two-dimensional geometric figure formed by the underside.
  • a large depth correlates with a large area of the contact surface, which is in view of the distribution of the load on the solder joint on the contact surface
  • the underside of the carrier plate is rectangular or square or hexagonal. According to at least one embodiment, an edge facing away from the corner is arranged in the region of the corner
  • the length of this corner facing away from the straight edge is for example at least 4% or at least 4.5% or at least 5% or at least 5.5% or at least 6% or at least 7% of the circumference of the bottom.
  • the length of the straight edge facing away from the corner is at most 12% or at most 10% or at most 8% of the circumference of the underside.
  • the contact surface arranged in the region of the corner then has the geometric shape a circle segment or elliptic segment. The contact surface is thus largely by a circular arc and a
  • the edge remote from the corner of the contact surface arranged in the region of the corner may be concave and / or convex over at least 80% or at least 90% or at least 95% of its length.
  • the length of the edge may be selected as previously indicated.
  • the radius of curvature of this edge is preferably at least twice or at least three times or at least four times the radius of curvature of the corner edge facing the curved edge.
  • the edge remote from the corner extends in the region of the corner
  • the corner of the contact surface remote from the corner extends at an angle of at most 70 ° or at most 60 ° or at most 50 ° to the edge or the edges of the underside.
  • an edge of the underside bordering on the corner is meant.
  • the contact surface arranged in the region of the corner is designed to be mirror-symmetrical with respect to an axis running between the corner and the center of the underside.
  • a twin contact surface at the bottom of the carrier plate adjacent to that in the region of the corner arranged contact surface arranged a twin contact surface.
  • the twin contact surface preferably has substantially the same distance to the corner as the contact surface, that is to say, for example, at most 5%.
  • the surfaces of the contact surface and the twin contact surface are preferably identical within the manufacturing tolerance.
  • Contact surface and the associated twin contact surface are preferably electrically isolated from each other.
  • the twin contact surface is preferably designed in such a way that the contact surface arranged in the region of the corner and the associated twin contact surface are imaged essentially congruently into one another by a reflection at an axis extending between the corner and the center of the underside. This means that by mirroring the twin contact surface on the contact surface, the two surfaces overlap at least 90% or at least 95% of their areas.
  • Ceramic material is, for example, an aluminum nitride, such as A1N, or an aluminum oxide such as A1 2 0. 3
  • the contact surfaces can be completely surrounded by the insulating material of the support plate. The contact surfaces would then be in the
  • the contact surfaces on the underside but applied to the insulating material so that the
  • Contact surfaces in the lateral direction are surrounded by air.
  • the arranged in the corner area contact surface is seen in plan view preferably separated only by electrically insulating material, in particular exclusively by ceramic material from the corner or spaced.
  • At least 70% or at least 80% or at least 85% of the area of the underside passes through
  • each contact surface has an area which is at least 5% or at least 10% or at least 15% of the area of the bottom is.
  • the proportion of each contact area on the total area of the underside is at most 25% or at most 20% or at most 15%.
  • the carrier plate is at least 70% by volume or at least 75% by volume or at least 80% by volume or at least 85% by volume by electrical means
  • the remaining material of the carrier plate can then, for example, metallic material, in particular copper and / or
  • a cooling surface in particular exactly one cooling surface, is on the underside
  • the cooling surface is preferably electrically isolated from the contact surfaces.
  • cooling surface is preferably simple
  • the cooling surface comprises metal or consists of metal, such as aluminum or copper. Between the upper side of the carrier plate and the cooling surface is preferably exclusively electrically insulating
  • the cooling surface is preferably at least twice or at least three times or at least four times as large as each of the contact surfaces.
  • the underside may have one or more corners, in the region of which the cooling surface is arranged. That is, there may be one or more corners of the bottom to which the cooling surface is the closest electrically conductive element. Viewed in plan view, only electrically insulating material, but no further element such as a contact surface is arranged between the cooling surface and this or these corners of the bottom.
  • corner and the contact area arranged in the area of the corner are also disclosed for a corner and a cooling area arranged in the area of the corner, and vice versa.
  • the cooling surface may have one or more curved edges, each of them
  • the carrier plate is designed so that either a contact surface or a cooling surface is arranged in the region of each corner of the underside.
  • the contact surfaces or the cooling surface preferably each have a curved edge facing the respective corners and hold the top
  • the cooling surface of one or a plurality, in particular all contact surfaces by a respective strip for example of insulating, preferably ceramic material, spaced.
  • the strip or strips are preferably formed simply connected.
  • one or each strip is straight within the manufacturing tolerance and has a constant width within the manufacturing tolerance.
  • the width of the strip is between 1.5% and 3% of the circumference of the underside.
  • one or each strip has a main extension direction which encloses an angle of at least 20 ° or at least 30 ° or at least 40 ° with the edges of the underside.
  • the main direction of extension of the strip or strips with the edges of the underside forms an angle of at most 70 ° or at most 60 ° or at most 50 °.
  • the main extension direction is, for example, at least 4% or at least 5% or at least 8% of the circumference of the
  • Such an arrangement of the cooling surface and the contact surfaces is designed for particularly large surface portions of the contact surfaces and the cooling surface.
  • a plurality or all of the strips are connected to one another.
  • the underside seen in plan view has a geometric shape with a
  • Rotational symmetry can be converted into itself by rotation through 360 ° / n.
  • the cooling surface may also have a geometric shape with a mirror symmetry and / or such n-fold rotational symmetry.
  • the shape of the cooling surface has the same symmetry as the shape of the
  • n is an integer.
  • the contact surfaces on the underside are designed and arranged so that when mirrored on the mirror axis of the underside or and / or in one the underside in itself
  • Cooling surface transformed into itself That is, the arrangement and geometry of the contact surfaces has the same mirror and / or rotational symmetry as the bottom. By mirroring and / or rotation so each contact surface is substantially congruent mapped to another contact surface of the bottom. "Substantially congruent” here means, in particular, that the contact surfaces imprinted on each other overlap with at least 90% or at least 95% of their surface area.
  • soldering structures for the mechanical and electrical connection with the soldering structures are provided on the contact surfaces and possibly on the cooling surface
  • the soldering structures can form solder balls on the contact surfaces or on the cooling surface, in particular as long as the carrier plate has not yet been soldered to the printed circuit board.
  • the solder structures may include or consist of tin.
  • the solder balls may also comprise or consist of copper balls with a cladding of tin. The copper does not melt during the soldering process, so that the diameter of the copper balls a minimum distance between the carrier plate and the circuit board
  • electrical connection surfaces are formed on the upper side of the carrier plate.
  • the electrical connection surfaces can be designed mirror-inverted to the contact surfaces on the bottom and
  • Cooling surface can be arranged, the mirror image of the
  • Cooling surface is designed and arranged at the bottom.
  • the electronic component comprises in particular a carrier plate described here. All in connection with the
  • Carrier plate disclosed features are therefore disclosed for the electronic component and vice versa.
  • this includes
  • the electronic component a carrier plate described here.
  • the electronic component comprises an electronic component.
  • the electronic component is preferably fixed mechanically fixed to the upper side of the carrier plate and electrically conductively connected to the contact structure of the carrier plate. About the support plate or the contact structures, the electronic component can be energized during normal operation.
  • the lateral extent of the carrier plate is for example at least twice as large or at least three times as large or at least four times as large as the lateral extent of the electronic component. Alternatively or additionally, the lateral extent of the carrier plate is at most six times or at most five times or at most four times as large as the lateral extent of the electronic component. In particular, the carrier plate and the component thus have similar lateral expansions, that is to say lateral expansions of the same order of magnitude.
  • the printed circuit board to which the electronic component can be applied for example, has a lateral extent which is at least 10 times or at least 20 times greater than the lateral extent of the electronic component.
  • the electronic component is preferably a self-supporting and separately manageable component.
  • the carrier plate is self-supporting.
  • the electronic component is a high-performance component to which the
  • an input power of at least 1 W or at least 5 W or at least 10 W or at least 20 W is applied.
  • the electronic component is an optoelectronic component.
  • the electronic component is then an optoelectronic component.
  • the electronic component is an LED or an LED chip, which emits radiation during normal operation, for example in the visible range.
  • the lateral extent of the electronic component is for example between 200 and 2 mm, preferably between 500 and 1 mm.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an electronic system
  • FIGS. 2A and 2B show embodiments of a carrier plate for an electronic component in cross-sectional view
  • FIGS. 3A to 3E show exemplary embodiments of a carrier plate for an electronic component in a plan view of the lower side of the carrier plate
  • Figures 4 and 5A an embodiment of an electronic component in plan view of the top and bottom
  • Figure 5B an electronic component in plan view of the bottom.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an electronic component 1000 in a cross-sectional view.
  • Electronic component 1000 comprises a carrier plate 100 and an electronic component 200, which is mounted on a
  • soldering structures 400 are arranged on an underside 10 of the carrier plate 100.
  • the solder joints 401 and the solder structure 400 are based on, for example, tin.
  • the carrier plate 100 can be mechanically mounted on a printed circuit board 300, for example a PCB board 300, and electrically contacted.
  • the lateral extent of the electronic component 200, measured in a direction parallel to the upper side 50, is in the present case about a quarter as large as the lateral one
  • the lateral extent of the carrier plate 100 is approximately 4 mm
  • the lateral extent of the electronic component 200 is approximately 1 mm.
  • Component 200 for example, at least 10 times or at least 20 times greater than that of the electronic component 200th
  • the electrical component 200 is an LED chip which, during normal operation
  • the LED chip 200 is electrically connected to the carrier plate 100 via the solder connections 401 and mechanically stably connected to the carrier plate 100.
  • a plurality of electronic components can be mounted on the support plate 100. After mounting on the circuit board 300, power can be injected through the circuit board 300 through the support plate 100 into the electronic component 200, and the
  • FIG. 2A shows the carrier plate 100 of FIG. 1 in a more detailed cross-sectional view.
  • the support plate 100 comprises on the underside 10 from each other electrically insulated contact surfaces 2 and one of the contact surfaces 2 electrically insulated cooling surface 4.
  • the contact surfaces 2 are part of electrically conductive contact structures 1.
  • the contact structures 1 comprise vias extending from the contact surfaces 2 in the direction of parallel to
  • Bottom 10 extending top 50 of the support plate 100 extend.
  • the contact structures 1 form connecting surfaces 52.
  • a cooling surface 54 is provided on the upper side 50.
  • the pads 52 and the cooling surface 54 of the top 50 can mirror images of the contact surfaces 2 and the
  • Cooling surface 4 of the bottom 10 be.
  • the contact surfaces 2, the pads 52 and the cooling surfaces 4, 54 are formed for example of metal, preferably copper.
  • the vias between the contact surfaces 2 and the Pads 52 are made of aluminum, for example.
  • the remainder of the support plate 100 is formed, for example, of electrically insulating material 3, for example ceramic material 3, such as AlN.
  • the contact surfaces 2, the connection surfaces 52 and the cooling surfaces 4, 54 project respectively from the electrically insulating material 3. That is, the cooling surfaces 4, 54, the contact surfaces 2 and the pads 52 are flat formed metallic plates, which are applied to the electrically insulating material 3.
  • the cooling surfaces 4, 54 are not interconnected by electrically conductive material, but spaced from each other by the ceramic material 3 and thereby isolated from each other. During normal operation, the cooling surfaces 4, 54 serve to dissipate the heat generated by the electronic component 200 in the direction of the printed circuit board 300.
  • the thermal conductivity of the ceramic material 3 is sufficient to guarantee efficient heat transport through the carrier plate 100.
  • FIG. 2B shows an exemplary embodiment of the carrier plate 100, in which soldering structures 400 in the form of solder balls are soldered to the underside 10 in the region of the contact surfaces 2 and the cooling surface 4.
  • the solder balls 400 each include a core, such as copper, and a cladding of a solder material, such as tin.
  • Support plate 100 shown in plan view of the underside 10 of the support plate 100. At the bottom 10, two contact surfaces 2 and a cooling surface 4 are formed. The
  • Contact surfaces 2 and the cooling surface 4 are for example off Metal formed. Together, they form more than 70% of the total area of the bottom 10.
  • the cooling surface 4 is at least four times as large as each contact surface 2.
  • the bottom 10 has the shape of a square.
  • the two contact surfaces 2 are each arranged in the region of two lying on a common edge 12 of the bottom 10 corners 11 of the square.
  • the contact surfaces 2 each have a curved edge 20.
  • the curved edges 20 are each of the respective contact surface 2 closest
  • Corner 11 faces.
  • the distance between the curved edge 20 and the nearest corner 11 is approximately 3% of the circumference of the square formed by the bottom 10.
  • the radius of curvature of the curved edges 20 is
  • the contact surfaces 2 On a side facing away from the curved edge 20, the contact surfaces 2 each form a straight edge 21.
  • both contact surfaces 2 are formed substantially circular segment-shaped.
  • Contact surfaces 2 are widely spaced from the corners 11 and simultaneously selected to be large in area. This is in terms of a reliable solder joint to a
  • the cooling surface 4 is arranged in the region of the remaining two corners 11 of the square.
  • the cooling surface 4 has two curved edges 40, wherein each one of these curved edges 40 each faces a corner 11. The distance of the curved
  • Edges 40 to the corners 11 and the radius of curvature are in Essentially identical to the distances and radii of curvature given above.
  • the cooling surface 4 is in the direction of the contact surfaces. 2
  • the cooling surface 4 is spaced from the contact surfaces 2 in each case by a narrow strip 5.
  • the narrow strips 5 are formed from the electrically insulating material 3 of the carrier plate 100.
  • the strips 5 have a main extension direction, which extends at an angle of approximately 45 ° to the edges 12 of the bottom 10.
  • the cooling surface 4 shown in FIG. 3A has a
  • Center 13 in this case the center of the bottom 10, and divides the square bottom 10 into two equal rectangles. A reflection on this mirror axis forms the contact surfaces 2 into each other.
  • the contact surfaces 2 also each have one
  • FIG. 3B shows a further exemplary embodiment of a carrier plate 100 in plan view of the lower side 10
  • the carrier plate 100 comprises two
  • Contact surfaces 2 which are arranged in contrast to the figure 3A but now in the region of diagonally opposite corners 11.
  • the contact surfaces 2 have the same geometric shape as in FIG. 3A. Again, the curved edges 20 face the contact surfaces 2 of the nearest corner 11.
  • the Cooling surface 4 is between the two contact surfaces. 2
  • cooling surface 4 of Figure 3B has two curved edges 40, which face the respective diagonally opposite corners 11. The distances and radii of curvature are as in FIG. 3A.
  • Support plate 100 shown in plan view of the bottom 10.
  • the carrier plate 100 comprises four contact surfaces 2. Two of these contact surfaces 2 can be redundant
  • Each contact surface 2 is in the region of a corner 11 of
  • the curved edges 20 of the contact surfaces 2 are each facing the corners 11.
  • the contact surfaces 2 all have substantially the same circular segment shape.
  • the distances to the corners 11 and the radii of curvature of the curved edges 20 are selected as in the previous embodiments.
  • In the area of the center 13 of the bottom 10 is a
  • Cooling surface 4 is arranged, which has a square shape, with respect to the square shape of the bottom 10 but rotated by 45 °. Between the cooling surface 4 and the
  • Contact surfaces 2 are each substantially straight
  • the bottom 10 of Figure 3C has a 4-count
  • the contact surfaces 2 are arranged around the cooling surface 4 such that each
  • Support plate 100 shown in plan view of the bottom 10, in which eight contact surfaces 2 are provided on the bottom 10. There is one contact surface 2 for each
  • the twin contact surface 22 has the same geometric shape as the associated one
  • Contact surface 2 are displayed.
  • the contact surface 2 and the twin contact surface 22 are each through a
  • Strip 5 of electrically insulating material spaced apart and electrically insulated corresponds to the design of
  • each contact surface 2 is again subdivided into two contact surfaces 2 of equal size, so that each contact surface 2 has a twin contact surface 22.
  • Connection carrier 100 is applied and electrically contacted independently.
  • the underside 10 of the exemplary embodiment of FIG. 3E substantially corresponds to the underside of FIG. 3D, with the difference that in FIG. 3E the cooling surface 4 is divided into four cooling surfaces 4 of equal size.
  • underside has the same 4-fold rotational symmetry, because each rotation of the bottom by 90 °, 180 °, 270 ° or 360 ° results in both the contact surfaces 2 and the cooling surfaces 4 congruent with each other.
  • a carrier plate 100 as shown in FIG. 3E may be divided along the regions between the individual cooling surfaces 4 to form four identically designed ones
  • Optoelectronic device 1000 shown in plan view of the top 50 of the support plate 100.
  • connection surfaces 52 and a cooling surface 54 are provided on the upper side 50 of the carrier plate 100.
  • the pads 52 and the cooling surface 54 are arranged as in FIG. 3A.
  • an electronic component 200 in the present case an LED chip 200, applied centrally.
  • the LED chip 200 is, for example, soldered to the cooling surface 54 and electrically connected via contact wires to the connection surfaces 52.
  • an embodiment of an electronic component 1000 and a modification of an electronic component 1000 are compared.
  • Support plate 100 shown. On the upper side of the carrier plate 100, the structurally identical electronic component 200 is applied as in FIG.
  • FIG. 5B shows the exemplary embodiment of the electronic component of FIG. 4 in a plan view of the underside 10 of the carrier plate 100. Unlike in FIG. 5B, cooling surface 4 between two rectangular contact surfaces 2 is provided in FIG. 5A. In particular, unlike the
  • components of FIG. 5B have used more than 10,000 cooling and heating cycles to produce a

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Abstract

Eine Trägerplatte (100) für ein elektronisches Bauteil (200) umfasst eine Oberseite (50) zum elektrischen Anschließen und Montieren eines elektronischen Bauteils. Ferner umfasst die Trägerplatte eine Unterseite (10) zum elektrischen Anschließen der Trägerplatte an eine Leiterplatte (300). Die Trägerplatte umfasst zwei oder mehr voneinander elektrisch isolierte Kontaktstrukturen (1), die zur Stromführung von der Unterseite zur Oberseite oder in umgekehrte Richtung eingerichtet sind. Die Kontaktstrukturen bilden dabei an der Unterseite jeweils elektrisch leitfähige Kontaktflächen (2). Eine Kontaktfläche ist im Bereich einer Ecke (11) der Unterseite angeordnet. Die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche weist in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet eine gekrümmte Kante (20) auf. Die gekrümmte Kante ist der Ecke zugewandt, sodass der am nächsten zu der Ecke liegende Punkt der Kontaktfläche auf der gekrümmten Kante liegt. Die der Ecke nächstliegende Kontaktfläche hat ferner einen Abstand zu der Ecke von zumindest 2,5 % und höchstens 10 % des Umfangs der Unterseite.

Description

Beschreibung
TRÄGERPLATTE FÜR EIN ELEKTRONISCHES BAUTEIL UND ELEKTRONISCHES BAUELEMENT
Es wird eine Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein elektronisches Bauelement angegeben . Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil anzugeben, mit der eine
zuverlässige und temperaturstabile Lötverbindung zu einer Leiterplatte realisiert werden kann. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein elektronisches Bauelement mit einer solchen Trägerplatte anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände des unabhängigen Patentanspruchs und des Patentanspruchs 17 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind
Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Eine Trägerplatte wird in Fachkreisen auch Package genannt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil eine Oberseite. Die Oberseite dient bevorzugt zum elektrischen Anschließen und Montieren des elektronischen Bauteils. Das elektronische Bauteil ist aber nicht Teil der Trägerplatte, sondern eine separate Komponente. Die Oberseite bildet bevorzugt eine Hauptseite der Trägerplatte, verläuft also im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der Trägerplatte. Beispielsweise weist die Oberseite elektrische
Anschlussflächen, bevorzugt metallische Anschlussflächen, auf. Das elektronische Bauteil kann dann auf die elektrischen Anschlussflächen gelötet oder geklebt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Trägerplatte einer Unterseite. Die Unterseite dient bevorzugt zum elektrischen Anschließen und Montieren der Trägerplatte an eine Leiterplatte. Die Unterseite ist bevorzugt eine
Hauptseite der Trägerplatte und verläuft beispielsweise im Wesentlichen parallel zur Oberseite. Die Leiterplatte ist nicht Teil der Trägerplatte, sondern eine separate
Komponente .
Die Oberseite und/oder Unterseite sind bevorzugt über ihre gesamte laterale Ausdehnung im Wesentlichen eben oder planar.
Die Trägerplatte hat zum Beispiel eine Dicke, gemessen zwischen der Oberseite und der Unterseite, von zumindest 100 ym oder zumindest 200 ym oder zumindest 500 ym oder zumindest 1 mm. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Dicke höchstens 2 mm oder höchstens 1 mm oder höchstens 800 ym. Die Oberseite und/oder die Unterseite haben beispielsweise eine Fläche von zumindest 0,25 mm^ oder zumindest 0,5 mm^ oder zumindest 1 mrn^ oder zumindest 2 mm^ oder zumindest 4 mm^ . Alternativ oder zusätzlich ist die Fläche der Oberseite und/oder der Unterseite höchstens 100 mm^ oder höchstens 50 mm^ oder höchstens 10 mm^ oder höchstens 8 mm^ oder höchstens 6 mm^ .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Trägerplatte zwei oder mehrere voneinander elektrisch isolierte
Kontaktstrukturen auf. Die Kontaktstrukturen sind zur
Stromführung von der Unterseite zur Oberseite oder in
umgekehrte Richtung, also von der Oberseite zur Unterseite, eingerichtet. Das heißt, die Kontaktstrukturen sind elektrisch leitend und erstrecken sich vollständig durch die Trägerplatte von der Oberseite bis zur Unterseite. Die
Kontaktstrukturen bilden also Durchkontaktierungen durch die Trägerplatte. Die Kontaktstrukturen sind zum Beispiel metallisch ausgebildet. Beispielsweise umfassen die
Kontaktstrukturen Kupfer und/oder Aluminium.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden die
Kontaktstrukturen an der Unterseite jeweils elektrisch leitfähige Kontaktflächen. Im unmontierten Zustand der
Trägerplatte, also bevor die Trägerplatte auf eine
Leiterplatte montiert ist, liegen die Kontaktflächen an der Unterseite der Trägerplatte frei. Im bestimmungsgemäßen
Betrieb werden über die Kontaktflächen Ladungsträger von der Trägerplatte in die Leiterplatte oder von der Leiterplatte in die Trägerplatte injiziert. Bevorzugt sind die Kontaktflächen metallisch ausgebildet. Sie umfassen oder bestehen
beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Die Kontaktflächen sind insbesondere zusammenhängende, bevorzugt einfach
zusammenhängende metallische Flächen oder flächig
ausgestaltete Elemente/Plättchen an oder auf der Unterseite. Die Dicke der Elemente/Plättchen beträgt beispielsweise zumindest 1 ym und/oder höchstens 150 ym. Die Kontaktflächen sind dazu eingerichtet oder vorgesehen, mit einem Lötmaterial benetzt zu werden, insbesondere
vollständig benetzt zu werden, sodass die Trägerplatte an eine Leiterplatte angelötet werden kann und dadurch
mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte verbunden werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine der
Kontaktflächen im Bereich einer Ecke der Unterseite angeordnet. Das bedeutet, dass zumindest eine Kontaktfläche im Bereich einer Ecke angeordnet ist. Es können also auch mehrere Kontaktflächen im Bereich einer oder
unterschiedlicher Ecken angeordnet sein.
Zwischen der im Bereich der Ecke angeordneten Kontaktfläche und der Ecke ist bevorzugt kein weiteres metallisches und/oder elektrisch leitfähiges Element, insbesondere keine weitere Kontaktfläche und keine wie weiter unten definierte Kühlfläche angeordnet. Dass eine Kontaktfläche im Bereich einer Ecke angeordnet ist, bedeutet insbesondere, dass die Kontaktfläche zu dieser Ecke einen geringeren Abstand als zu allen anderen Ecken der Unterseite aufweist. In Draufsicht auf die Unterseite betrachtet bildet die
Unterseite also eine zweidimensionale geometrische Figur oder Fläche oder Form mit einer oder mehreren Ecken. Anders ausgedrückt weist die Unterseite in Draufsicht betrachtet eine Kontur auf, die die Unterseite beziehungsweise die
Trägerplatte in lateraler Richtung, also parallel zur
Haupterstreckungsrichtung der Trägerplatte, begrenzt. Diese Kontur umfasst eine oder mehrere Ecken, insbesondere
rechtwinklige Ecken. Beispielsweise hat die Unterseite die geometrische Form eines Rechtecks oder eines Quadrats oder eines Sechsecks, wie eines regelmäßigen Sechsecks. Zumindest eine Kontaktfläche ist im Bereich einer dieser Ecken
angeordnet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet eine gekrümmte Kante auf. Das heißt, die im Bereich der Ecke liegende Kontaktfläche bildet in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet eine zweidimensionale geometrische Figur oder Fläche oder Form, die zumindest eine gekrümmte Kante hat. Die Kontaktfläche ist also in lateraler Richtung durch eine gekrümmte Kante
begrenzt. Beispielsweise bildet die im Bereich der Ecke liegende Kontaktfläche in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet im Wesentlichen die geometrische Figur oder Form eines Kreissegments oder eines Ellipsensegments oder eines Kreissektors oder eines Ellipsensektors. „Im Wesentlichen" soll dabei bedeuten, dass die geometrische Form der Kontaktfläche von einem perfekten Kreissegment oder Ellipsensegment oder Kreissektor oder Ellipsensektor
abweichen kann. Beispielsweise können eine im Wesentlichen kreissegmentförmige Figur und eine perfekt
kreissegmentförmige Figur, die flächenmäßig gleich groß sind, so übereinandergelegt werden, dass sie über zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihrer Flächen
miteinander überlappen. Das Gleiche kann für im Wesentlichen ellipsensegmentförmige oder kreissektorförmige oder
ellipsensektorförmige Figuren gelten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die gekrümmte Kante der im Bereich der Ecke angeordneten Kontaktfläche der Ecke zugewandt, sodass der am nächsten zu der Ecke liegende Punkt der Kontaktfläche auf der gekrümmten Kante liegt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hat die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche einen Abstand zu der Ecke von zumindest 2,5 % oder zumindest 3 % oder zumindest 3,5 % oder zumindest 4 % oder zumindest 5 % des Umfangs der Unterseite. Alternativ oder zusätzlich ist der Abstand zwischen der
Kontaktfläche und der Ecke höchstens 10 % oder höchstens 9 % oder höchstens 8 % oder höchstens 7 % oder höchstens 5 % des Umfangs der Unterseite.
Unter dem Umfang der Unterseite wird die Länge der die
Unterseite lateral begrenzenden Kontur verstanden. Der
Abstand zwischen der Kontaktfläche und der Ecke ist die
Entfernung des am nächsten zu der Ecke liegenden Punktes der Kontaktfläche und der Ecke. Dabei ist die Kontaktfläche nur zu der Ecke durch den oben angegebenen Mindestabstand beabstandet. Der Mindestabstand der Kontaktflächen zu der Kontur der Unterseite, insbesondere zu Kanten der Unterseite ist bevorzugt kleiner, zum Beispiel zwischen einschließlich 0,1 % und 1 % des Umfangs der
Unterseite.
Hier wurden nur Merkmale für eine Ecke und eine im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche beschrieben. Allerdings kann die Unterseite in Draufsicht betrachtet mehrere Ecken, beispielsweise zumindest zwei, insbesondere genau vier Ecken haben. Im Bereich jeder Ecke oder im Bereich mehrerer Ecken kann jeweils eine, zum Beispiel genau eine Kontaktfläche angeordnet sein. Alle hier und im Folgenden für eine Ecke und eine im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche
beschriebenen Merkmale sind auch für mehrere, insbesondere alle Ecken und im Bereich dieser Ecken angeordnete
Kontaktflächen offenbart.
Insbesondere kann die Unterseite zwei Ecken oder vier Ecken aufweisen, in deren Bereich jeweils eine Kontaktfläche angeordnet ist. Die Zuordnung einer Kontaktfläche zu einer Ecke kann dabei eindeutig sein. Das heißt, im Bereich jeder Ecke liegt nur eine Kontaktfläche. Zu allen anderen Ecken ist der Abstand der Kontaktfläche dann größer als zu dieser Ecke. Jede im Bereich einer Ecke angeordnete Kontaktfläche kann eine gekrümmte Kante aufweisen, die der jeweiligen Ecke zugewandt ist und den oben definierten Mindestabstand
und/oder Höchstabstand zu der Ecke hat.
Ferner können mehrere, zum Beispiel zwei Kontaktflächen gleichzeitig im Bereich einer Ecke angeordnet sein. Die
Abstände der Kontaktflächen zu der Ecke sind dann im
Wesentlichen, das heißt bis auf zum Beispiel höchstens 5 %, gleich. In diesem Fall können mehrere oder alle im Bereich einer Ecke angeordneten Kontaktflächen eine der Ecke
zugewandte, gekrümmte Kante und den oben definierten Mindest- und/oder Höchstabstand zu der Ecke aufweisen. Dies kann selbstverständlich für mehrere Ecken der Unterseite
zutreffen .
In mindestens einer Ausführungsform umfasst die Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil eine Oberseite zum
elektrischen Anschließen und Montieren des elektronischen
Bauteils. Ferner umfasst die Trägerplatte eine Unterseite zum elektrischen Anschließen der Trägerplatte an eine
Leiterplatte. Die Trägerplatte umfasst zwei oder mehr
voneinander elektrisch isolierte Kontaktstrukturen, die zur Stromführung von der Unterseite zur Oberseite oder in
umgekehrte Richtung eingerichtet sind. Die Kontaktstrukturen bilden dabei an der Unterseite jeweils elektrisch leitfähige Kontaktflächen. Eine Kontaktfläche ist im Bereich einer Ecke der Unterseite angeordnet. Die im Bereich der Ecke
angeordnete Kontaktfläche weist in Draufsicht auf die
Unterseite betrachtet eine gekrümmte Kante auf. Die gekrümmte Kante ist der Ecke zugewandt, sodass der am nächsten zu der Ecke liegende Punkt der Kontaktfläche auf der gekrümmten Kante liegt. Die der Ecke nächstliegende Kontaktfläche hat ferner einen Abstand zu der Ecke von zumindest 2,5 % und höchstens 10 % des Umfangs der Unterseite. Die vorliegende Erfindung beruht unter anderem auf der
Erkenntnis, dass Lötverbindungen zwischen üblichen
Trägerplatten für elektronische Bauteile und Leiterplatten häufig instabil gegenüber Temperaturänderungen sind. Der Grund dafür liegt darin, dass die Trägerplatten häufig andere Materialien als die Leiterplatten, bei denen es sich
beispielsweise um PCB-Boards handelt, aufweisen. Folglich sind die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der
Trägerplatte und der Leiterplatte voneinander
unterschiedlich, was bei einer Temperaturänderung dazu führt, dass sich die Trägerplatte und die Leiterplatte insbesondere in lateraler Richtung unterschiedlich stark ausdehnen.
Dadurch kommt es dann eventuell zum Abreißen der
Lötverbindungen. Dieser Effekt ist umso stärker, je größer die laterale Ausdehnung der Trägerplatte ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine
Trägerplatte, bei der die Gefahr eines Abreißens einer
Lötverbindung durch ein spezielles Design der Unterseite und der Kontaktfläche an der Unterseite der Trägerplatte
reduziert ist. Die Kontaktfläche an der Unterseite der
Trägerplatte ist insbesondere so gestaltet, dass die Spitzen der höchsten Belastung ausgelassen werden und die restliche Belastung möglichst gleichmäßig auf die Kontaktfläche
verteilt wird. Die höchste Belastung tritt üblicherweise in dem Bereich der Trägerplatte auf, der am weitesten von dem Zentrum der Trägerplatte entfernt ist. Das sind meist die Ecken der Trägerplatte beziehungsweise der Unterseite. Die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche ist bei der vorliegenden Erfindung relativ weit von der Ecke entfernt, sodass der Bereich mit der größten thermischen Ausdehnung für die spätere Lötverbindung ausgelassen ist. Die Krümmung der der Ecke zugewandten Kante der Kontaktfläche sorgt außerdem dafür, dass die Kontaktfläche gleichzeitig möglichst groß gehalten werden kann, sodass die mechanische Belastung auf die Lötverbindung großflächig verteilt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die gekrümmte Kante eine Länge auf, die zumindest 5 % oder zumindest 5,5 % oder zumindest 6 % oder zumindest 6,5 % oder zumindest 7 % oder zumindest 8 % des Umfangs der Unterseite beträgt.
Alternativ oder zusätzlich beträgt die Länge der gekrümmten Kante höchstens 15 % oder höchstens 10 % des Umfangs der Unterseite. Insbesondere reicht die gekrümmte Kante der
Kontaktfläche von einem einer ersten Kante der Unterseite nächstliegenden Punkt der Kontaktfläche zu einem einer zweiten Kante der Unterseite nächstliegenden Punkt der
Kontaktfläche. Die erste und die zweite Kante der Unterseite treffen in der Ecke aufeinander. Die Kanten der Unterseite begrenzen die Unterseite in lateraler Richtung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hat die gekrümmte Kante über zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihrer Länge einen Krümmungsradius von zumindest 3 % oder zumindest 3,5 % oder zumindest 4 % oder zumindest 4,5 % oder zumindest 5 % des Umfangs der Unterseite. Alternativ oder zusätzlich beträgt der Krümmungsradius der gekrümmten Kante höchstens 12,5 % oder höchstens 12 % oder höchstens 11 % oder höchstens 10 % oder höchstens 8 % des Umfangs der Unterseite.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die gekrümmte Kante konvex gekrümmt. Das heißt, eine beliebige Verbindungsgerade zwischen zwei Punkten der gekrümmten Kante verläuft stets innerhalb der Kontaktfläche. Alternativ kann die gekrümmte Kante auch konkav gekrümmt sein, sodass jede beliebige
Verbindungsgerade zwischen zwei Punkten der gekrümmten Kante außerhalb der Kontaktfläche verläuft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die gekrümmte Kante die Kante eines Kreissegments. Bevorzugt weist die gekrümmte Kante dann über zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihrer Länge einen im Rahmen der
Herstellungstoleranz konstanten Krümmungsradius auf.
Insbesondere bei einer quadratischen Unterseite ist diese geometrische Form im Hinblick auf die Optimierung der Größe der Kontaktfläche vorteilhaft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die gekrümmte Kante die Kante eines Ellipsensegments. Bevorzugt weist die
gekrümmte Kante dann einen sich monoton, insbesondere streng monoton und im Rahmen der Herstellungstoleranz stetig
verändernden Krümmungsradius auf. Insbesondere bei einer rechteckigen Unterseite mit unterschiedlichen Kantenlängen ist diese geometrische Form der Kontaktfläche im Hinblick auf die Optimierung der Größe der Kontaktfläche vorteilhaft. Gemäß zumindest einer Ausführungsform hat die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche eine Tiefe von zumindest 3 % oder zumindest 3,5 % oder zumindest 4 % oder zumindest 4,5 % des Umfangs der Unterseite. Alternativ oder zusätzlich hat die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche eine Tiefe von höchstens 5 % oder höchstens 4,5 % oder höchstens 4 % des Umfangs der Unterseite. Unter der Tiefe der im Bereich der Ecke angeordneten
Kontaktfläche wird vorliegend der Abstand zwischen dem der Ecke nächstliegenden Punkt der Kontaktfläche und einem dem Zentrum der Unterseite nächstliegenden Punkt der
Kontaktfläche verstanden. Anders ausgedrückt ist die Tiefe der Kontaktfläche also die Ausdehnung der Kontaktfläche entlang einer Verbindungsgeraden zwischen der Ecke und dem Zentrum der Unterseite. Das Zentrum der Unterseite ist beispielsweise der Schwerpunkt oder Mittelpunkt der durch die Unterseite gebildeten zweidimensionalen geometrischen Figur.
Eine große Tiefe korreliert insbesondere mit einer großen Fläche der Kontaktfläche, was im Hinblick auf die Verteilung der Belastung der Lötverbindung auf der Kontaktfläche
vorteilhaft ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Unterseite der Trägerplatte rechteckig oder quadratisch oder sechseckig. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine der Ecke abgewandte Kante der im Bereich der Ecke angeordneten
Kontaktfläche über zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihrer Länge im Rahmen der Herstellungstoleranz gerade .
Die Länge dieser der Ecke abgewandten geraden Kante beträgt beispielsweise zumindest 4 % oder zumindest 4,5 % oder zumindest 5 % oder zumindest 5,5 % oder zumindest 6 % oder zumindest 7 % des Umfangs der Unterseite. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Länge der der Ecke abgewandten geraden Kante höchstens 12 % oder höchstens 10 % oder höchstens 8 % des Umfangs der Unterseite. Insbesondere hat die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche dann die geometrische Form eines Kreissegments oder Ellipsensegments. Die Kontaktfläche ist also größtenteils durch einen Kreisbogen und eine
Kreissehne beziehungsweise durch einen Ellipsenbogen und eine Ellipsensehne begrenzt.
Alternativ ist es auch möglich, dass die der Ecke abgewandte Kante der im Bereich der Ecke angeordneten Kontaktfläche über zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihrer Länge konkav und/oder konvex gekrümmt ist. Die Länge der Kante kann wie zuvor angegeben gewählt sein. Der minimale
Krümmungsradius dieser Kante beträgt bevorzugt zumindest das Doppelte oder zumindest das Dreifache oder zumindest das Vierfache des Krümmungsradius der der Ecke zugewandten gekrümmten Kante.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verläuft die der Ecke abgewandte Kante der im Bereich der Ecke angeordneten
Kontaktfläche unter einem Winkel von zumindest 20° oder zumindest 30° oder zumindest 40° zu einer oder mehreren oder allen Kanten der Unterseite. Alternativ oder zusätzlich verläuft die der Ecke abgewandte Kante der Kontaktfläche unter einem Winkel von höchstens 70° oder höchstens 60° oder höchstens 50° zu der Kante oder den Kanten der Unterseite. Bei der Kante der Unterseite ist insbesondere eine an die Ecke grenzende Kante der Unterseite gemeint.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche spiegelsymmetrisch bezüglich einer zwischen der Ecke und dem Zentrum der Unterseite verlaufenden Achse ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist an der Unterseite der Trägerplatte benachbart zu der im Bereich der Ecke angeordneten Kontaktfläche eine Zwillingskontaktfläche angeordnet. Die Zwillingskontaktfläche weist bevorzugt im Wesentlichen, das heißt bis auf zum Beispiel höchstens 5 %, den gleichen Abstand zu der Ecke auf wie die Kontaktfläche. Die Flächen der Kontaktfläche und der Zwillingskontaktfläche sind bevorzugt im Rahmen der Herstellungstoleranz identisch. Bezüglich Material können die Kontaktfläche und die
Zwillingskontaktfläche ebenfalls identisch sein. Die
Kontaktfläche und die zugehörige Zwillingskontaktfläche sind bevorzugt voneinander elektrisch isoliert.
Die Zwillingskontaktfläche ist bevorzugt so gestaltet, dass die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche und die zugehörige Zwillingskontaktfläche durch eine Spiegelung an einer zwischen der Ecke und dem Zentrum der Unterseite verlaufen Achse im Wesentlichen deckungsgleich ineinander abgebildet werden. Das bedeutet, dass durch eine Spiegelung der Zwillingskontaktfläche auf die Kontaktfläche die beiden Flächen zu zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihrer Flächen überlappen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Kontaktstrukturen und die Kontaktfläche metallisch
ausgebildet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Kontaktstrukturen beziehungsweise die Kontaktflächen durch elektrisch isolierendes Material, insbesondere keramisches Material voneinander elektrisch isoliert. Insbesondere kann das gesamte, die Kontaktstrukturen und die Kontaktflächen umgebende Material der Trägerplatte keramisches Material sein. Die Unterseite der Trägerplatte ist beispielsweise teilweise durch keramisches Material gebildet. Bei dem keramischen Material handelt es sich zum Beispiel um ein Aluminiumnitrid, wie A1N, oder um ein Aluminiumoxid, wie A1203. Als isolierendes Material der Trägerplatte kommt aber auch nicht keramisches Material, zum Beispiel Saphir oder
Silizium, in Frage.
In Draufsicht auf die Unterseite sind die Kontaktflächen voneinander durch elektrisch isolierendes, bevorzugt
keramisches Material zueinander beabstandet. Lateral, das heißt parallel zur Unterseite, können die Kontaktflächen vollständig von dem isolierenden Material der Trägerplatte umgeben sein. Die Kontaktflächen wären dann in dem
isolierenden Material eingebettet und würden an der
Unterseite bündig mit den Kontaktflächen abschließen.
Bevorzugt sind die Kontaktflächen an der Unterseite aber auf dem isolierenden Material aufgebracht, sodass die
Kontaktflächen und das elektrisch isolierende Material auf unterschiedlichen Ebenen enden und folglich die
Kontaktflächen in lateraler Richtung von Luft umgeben sind. Die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche ist in Draufsicht gesehen bevorzugt ausschließlich durch elektrisch isolierendes Material, insbesondere ausschließlich durch keramisches Material von der Ecke getrennt oder beabstandet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet zumindest 70 % oder zumindest 80 % oder zumindest 85 % der Fläche der Unterseite durch
metallisches Material gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hat jede Kontaktfläche eine Fläche, die zumindest 5 % oder zumindest 10 % oder zumindest 15 % der Fläche der Unterseite beträgt. Alternativ oder zusätzlich beträgt der Anteil jeder Kontaktfläche an der Gesamtfläche der Unterseite höchstens 25 % oder höchstens 20 % oder höchstens 15 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Trägerplatte zu zumindest 70 Vol.-% oder zumindest 75 Vol.-% oder zumindest 80 Vol.-% oder zumindest 85 Vol.-% durch elektrisch
isolierendes, bevorzugt keramisches Material gebildet. Das restliche Material der Trägerplatte kann dann beispielsweise metallisches Material, insbesondere Kupfer und/oder
Aluminium, sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist an der Unterseite eine Kühlfläche, insbesondere genau eine Kühlfläche
ausgebildet. Die Kühlfläche dient im bestimmungsgemäßen
Betrieb der Trägerplatte nicht zur Kontaktierung des
elektronischen Bauteils, sondern zur Übertragung von Wärme an die Leiterplatte. Insbesondere wird im bestimmungsgemäßen Betrieb der Trägerplatte also kein Strom über die Kühlfläche geführt. Die Kühlfläche ist von den Kontaktflächen bevorzugt elektrisch isoliert. In Draufsicht auf die Unterseite
betrachtet ist die Kühlfläche bevorzugt einfach
zusammenhängend ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Kühlfläche Metall oder besteht aus Metall, wie Aluminium oder Kupfer. Zwischen der Oberseite der Trägerplatte und der Kühlfläche ist bevorzugt ausschließlich elektrisch isolierendes
Material, insbesondere keramisches Material angeordnet. Im bestimmungsgemäßen Betrieb wird Wärme von dem elektronischen Bauteil auf die Trägerplatte übertragen. Die Wärme wird anschließend in vertikaler Richtung, quer zur Haupterstreckungsrichtung der Trägerplatte, durch das elektrisch isolierende oder keramische Material hindurch an die Kühlfläche übertragen und schließlich an die Leiterplatte abgeführt. Die Kühlfläche ist bevorzugt zumindest doppelt oder zumindest dreimal oder zumindest viermal so groß wie jede der Kontaktflächen.
Die Unterseite kann eine oder mehrere Ecken aufweisen, in dessen Bereich die Kühlfläche angeordnet ist. Das heißt, es kann eine oder mehrere Ecken der Unterseite geben, zu der die Kühlfläche das nächstliegende elektrisch leitfähige Element ist. In Draufsicht betrachtet ist zwischen der Kühlfläche und dieser oder diesen Ecken der Unterseite ausschließlich elektrisch isolierendes Material, aber kein weiteres Element wie eine Kontaktfläche angeordnet. Die oben genannten
Merkmale für die Ecke und die im Bereich der Ecke angeordnete Kontaktfläche sind auch für eine Ecke und eine im Bereich der Ecke angeordnete Kühlfläche offenbart und umgekehrt.
Insbesondere kann also auch die Kühlfläche eine oder mehrere gekrümmte Kanten aufweisen, die jeweils den ihnen
nächstliegenden Ecken zugewandt sind und die den oben
definierten Höchst- und/oder Mindestabstand zu diesen Ecken einhalten . Bevorzugt ist die Trägerplatte so gestaltet, dass im Bereich jeder Ecke der Unterseite entweder eine Kontaktfläche oder eine Kühlfläche angeordnet ist. Die Kontaktflächen oder die Kühlfläche weisen bevorzugt jeweils eine den jeweiligen Ecken zugewandte gekrümmte Kante auf und halten den oben
definierten Abstandsbereich zu den Ecken ein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in Draufsicht auf die Unterseite betrachtet die Kühlfläche von einer oder mehreren, insbesondere allen Kontaktflächen durch jeweils einen Streifen, beispielsweise aus isolierendem, bevorzugt keramischem Material, beabstandet. Der oder die Streifen sind bevorzugt einfach zusammenhängend ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist einer oder jeder Streifen im Rahmen der Herstellungstoleranz gerade und weist eine im Rahmen der Herstellungstoleranz konstante Breite auf. Die Breite des Streifens beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 1,5 % und 3 % des Umfangs der Unterseite.
Anders ausgedrückt verlaufen die einander zugewandten Kanten der Kühlfläche und der Kontaktflächen im Rahmen der
Herstellungstoleranz gerade und parallel zueinander. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine oder jeder Streifen eine Haupterstreckungsrichtung auf, die mit den Kanten der Unterseite einen Winkel von zumindest 20° oder zumindest 30° oder zumindest 40° einschließt. Alternativ oder zusätzlich schließt die Haupterstreckungsrichtung des oder der Streifen mit den Kanten der Unterseite einen Winkel von höchstens 70° oder höchstens 60° oder höchstens 50°. Die Länge des oder der Streifen entlang ihrer
Haupterstreckungsrichtung beträgt beispielsweise zumindest 4 % oder zumindest 5 % oder zumindest 8 % des Umfangs der
Unterseite.
Eine solche Anordnung der Kühlfläche und der Kontaktflächen ist auf besonders große Flächenanteile der Kontaktflächen und der Kühlfläche ausgelegt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind mehrere oder alle Streifen miteinander verbunden. Anders ausgedrückt sind in Draufsicht betrachtet mehrere oder alle Kontaktflächen durch eine zusammenhängende Bahn aus isolierendem, bevorzugt keramischem Material von der Kühlfläche getrennt und
beabstandet . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Unterseite in Draufsicht gesehen eine geometrische Form mit einer
Spiegelsymmetrie und/oder einer n-zähligen Drehsymmetrie mit n > 1 auf. Eine geometrische Figur mit einer n-zähligen
Drehsymmetrie kann durch Drehung um 360°/n in sich selber überführt werden. Auch die Kühlfläche kann eine geometrische Form mit einer Spiegelsymmetrie und/oder einer solchen n- zähligen Drehsymmetrie aufweisen. Bevorzugt weist die Form der Kühlfläche dieselbe Symmetrie auf wie die Form der
Unterseite. Dabei ist n eine ganze Zahl. Beispielsweise gilt n = 2 oder n = 4.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kontaktflächen an der Unterseite so gestaltet und so angeordnet, dass bei einer Spiegelung an der Spiegelachse der Unterseite oder und/oder bei einer die Unterseite in sich selbst
überführenden Drehung um 360°/n die Kontaktflächen im
Wesentlichen deckungsgleich aufeinander abgebildet werden. Bevorzugt wird bei diesen Symmetrieoperationen auch die
Kühlfläche in sich selbst überführt. Das heißt, die Anordnung und Geometrie der Kontaktflächen weist dieselbe Spiegel- und/oder Drehsymmetrie wie die Unterseite auf. Durch die Spiegelung und/oder Drehung wird also jede Kontaktfläche im Wesentlichen deckungsgleich auf eine weitere Kontaktfläche der Unterseite abgebildet. „Im Wesentlichen deckungsgleich" bedeutet hier insbesondere, dass die aufeinander abgebildeten Kontaktflächen mit zumindest 90 % oder zumindest 95 % ihres Flächeninhalts überlappen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind auf die Kontaktflächen und eventuell auf die Kühlfläche Lötstrukturen zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit der
Leiterplatte aufgebracht. Die Lötstrukturen können auf den Kontaktflächen beziehungsweise auf der Kühlfläche Lötkugeln bilden, insbesondere solange die Trägerplatte noch nicht an die Leiterplatte angelötet ist. Die Lötstrukturen können Zinn aufweisen oder daraus bestehen. Die Lötkugeln können auch Kupferkugeln mit einem Mantel aus Zinn umfassen oder daraus bestehen. Das Kupfer schmilzt beim Lötprozess nicht auf, sodass der Durchmesser der Kupferkugeln einen Mindestabstand zwischen der Trägerplatte und der Leiterplatte beim
Lötprozess definiert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind an der Oberseite der Trägerplatte elektrische Anschlussflächen ausgebildet. Die elektrischen Anschlussflächen können spiegelbildlich zu den Kontaktflächen an der Unterseite ausgestaltet und
angeordnet sein. Das heißt eine Spiegelung der Kontaktflächen an einer Mittelebene zwischen der Oberseite und der
Unterseite führt die Kontaktflächen in die Anschlussflächen über oder umgekehrt. Ebenso kann an der Oberseite eine
Kühlfläche angeordnet sein, die spiegelbildlich zu der
Kühlfläche an der Unterseite ausgestaltet und angeordnet ist.
Darüber hinaus wird ein elektronisches Bauelement angegeben. Das elektronische Bauelement umfasst insbesondere eine hier beschriebene Trägerplatte. Alle im Zusammenhang mit der
Trägerplatte offenbarten Merkmale sind daher auch für das elektronische Bauelement offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
elektronische Bauelement eine hier beschriebene Trägerplatte. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das elektronische Bauelement ein elektronisches Bauteil. Das elektronische Bauteil ist bevorzugt mechanisch fest an der Oberseite der Trägerplatte befestigt und elektrisch leitend mit der Kontaktstruktur der Trägerplatte verbunden. Über die Trägerplatte beziehungsweise die Kontaktstrukturen kann das elektronische Bauteil im bestimmungsgemäßen Betrieb bestromt werden .
Die laterale Ausdehnung der Trägerplatte ist beispielsweise zumindest doppelt so groß oder zumindest dreimal so groß oder zumindest viermal so groß wie die laterale Ausdehnung des elektronischen Bauteils. Alternativ oder zusätzlich ist die laterale Ausdehnung der Trägerplatte höchstens sechsmal oder höchstens fünfmal oder höchstens viermal so groß wie die laterale Ausdehnung des elektronischen Bauteils. Insbesondere haben die Trägerplatte und das Bauteil also ähnliche laterale Ausdehnungen, das heißt laterale Ausdehnungen in der gleichen Größenordnung. Die Leiterplatte, auf die das elektronische Bauelement aufgebracht werden kann, hat beispielsweise eine laterale Ausdehnung, die zumindest 10-mal oder zumindest 20- mal größer ist als die laterale Ausdehnung des elektronischen Bauteils .
Das elektronische Bauelement ist bevorzugt ein selbstragendes und separat handhabbares Bauelement. Zum Beispiel ist die Trägerplatte selbstragend. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das elektronische Bauteil ein Hochleistungsbauteil, an das im
bestimmungsgemäßen Betrieb eine Eingangsleistung von zumindest 1 W oder zumindest 5 W oder zumindest 10 W oder zumindest 20 W angelegt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem elektronischen Bauteil um ein optoelektronisches Bauteil. Das elektronische Bauelement ist dann ein optoelektronisches Bauelement. Insbesondere ist das elektronische Bauteil eine LED oder ein LED-Chip, der im bestimmungsgemäßen Betrieb Strahlung, zum Beispiel im sichtbaren Bereich, emittiert. Die laterale Ausdehnung des elektronischen Bauteils beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 200 ym und 2 mm, bevorzugt zwischen einschließlich 500 ym und 1 mm.
Nachfolgend wird eine hier beschriebene Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil sowie ein hier beschriebenes
elektronisches Bauelement unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen
Bauelements, das auf eine Leiterplatte montiert wird,
Figuren 2A und 2B Ausführungsbeispiele einer Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil in Querschnittsansicht,
Figuren 3A bis 3E Ausführungsbeispiele einer Trägerplatte für ein elektronisches Bauteil in Draufsicht auf die Unterseite der Trägerplatte, Figuren 4 und 5A ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Bauelements in Draufsicht auf die Oberseite und Unterseite, Figur 5B ein elektronisches Bauelement in Draufsicht auf die Unterseite .
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Bauelements 1000 in Querschnittsansicht gezeigt. Das
elektronische Bauelement 1000 umfasst eine Trägerplatte 100 und ein elektronisches Bauteil 200, welches auf eine
Oberseite 50 der Trägerplatte 100 über Lötverbindungen 401 montiert ist. An einer Unterseite 10 der Trägerplatte 100 sind Lötstrukturen 400 angeordnet. Die Lötverbindungen 401 und die Lötstruktur 400 basieren beispielsweise auf Zinn. Mittels der Lötstruktur 400 kann die Trägerplatte 100 mechanisch auf eine Leiterplatte 300, beispielsweise ein PCB- Board 300, montiert und elektrisch kontaktiert werden. Die laterale Ausdehnung des elektronischen Bauteils 200, gemessen in einer Richtung parallel zur Oberseite 50, ist vorliegend zirka ein Viertel so groß wie die laterale
Ausdehnung der Trägerplatte 100 gemessen in derselbe
Richtung. Beispielsweise ist die laterale Ausdehnung der Trägerplatte 100 zirka 4 mm, die laterale Ausdehnung des elektronischen Bauteils 200 zirka 1 mm. Die laterale
Ausdehnung der Leiterplatte 300, gemessen in dieselbe
Richtung wie die laterale Ausdehnung des elektronischen
Bauteils 200, ist beispielsweise zumindest 10-mal oder zumindest 20-mal größer als die des elektronischen Bauteils 200. Bei dem elektrischen Bauteil 200 handelt es sich vorliegend um einen LED-Chip, der im bestimmungsgemäßen Betrieb
elektromagnetische Strahlung erzeugt. Der LED-Chip 200 ist über die Lötverbindungen 401 elektrisch an die Trägerplatte 100 angeschlossen und mechanisch stabil mit der Trägerplatte 100 verbunden. Anders als in der Figur dargestellt können auch mehrere elektronische Bauteile auf der Trägerplatte 100 montiert sein. Nach der Montage auf der Leiterplatte 300 kann Strom über die Leiterplatte 300 durch die Trägerplatte 100 hindurch in das elektronische Bauteil 200 injiziert werden und das
elektronische Bauteil 200 betrieben werden. In der Figur 2A ist die Trägerplatte 100 der Figur 1 in einer detaillierteren Querschnittsansicht gezeigt. Die Trägerplatte 100 umfasst an der Unterseite 10 voneinander elektrisch isolierte Kontaktflächen 2 sowie eine von den Kontaktflächen 2 elektrisch isolierte Kühlfläche 4. Die Kontaktflächen 2 sind Teil von elektrisch leitenden Kontaktstrukturen 1. Die Kontaktstrukturen 1 umfassen Durchkontaktierungen, die sich von den Kontaktflächen 2 in Richtung der parallel zur
Unterseite 10 verlaufenden Oberseite 50 der Trägerplatte 100 erstrecken. An der Oberseite 50 der Trägerplatte 100 bilden die Kontaktstrukturen 1 Anschlussflächen 52. Ebenso ist an der Oberseite 50 eine Kühlfläche 54 vorgesehen.
Die Anschlussflächen 52 und die Kühlfläche 54 der Oberseite 50 können Spiegelbilder der Kontaktflächen 2 und der
Kühlfläche 4 der Unterseite 10 sein. Die Kontaktflächen 2, die Anschlussflächen 52 sowie die Kühlflächen 4, 54 sind beispielsweise aus Metall, bevorzugt aus Kupfer gebildet. Die Durchkontaktierungen zwischen den Kontaktflächen 2 und den Anschlussflächen 52 sind beispielsweise aus Aluminium. Der Rest der Trägerplatte 100 ist zum Beispiel aus elektrisch isolierendem Material 3, zum Beispiel keramischem Material 3, wie A1N, gebildet. An der Unterseite 10 und an der Oberseite 50 stehen die Kontaktflächen 2, die Anschlussflächen 52 und die Kühlflächen 4, 54 jeweils von dem elektrisch isolierenden Material 3 hervor. Das heißt, die Kühlflächen 4, 54, die Kontaktflächen 2 und die Anschlussflächen 52 sind flächig ausgebildete metallische Plättchen, die auf dem elektrisch isolierenden Material 3 aufgebracht sind.
Die Kühlflächen 4, 54 sind nicht durch elektrisch leitfähiges Material miteinander verbunden, sondern voneinander durch das keramische Material 3 beabstandet und dadurch voneinander isoliert. Die Kühlflächen 4, 54 dienen im bestimmungsgemäßen Betrieb zum Abtransport der von dem elektronischen Bauteil 200 erzeugten Wärme in Richtung der Leiterplatte 300. Die thermische Leitfähigkeit des keramischen Materials 3 ist dabei ausreichend, um einen effizienten Wärmetransport durch die Trägerplatte 100 zu garantieren.
In der Figur 2B ist ein Ausführungsbeispiel der Trägerplatte 100 gezeigt, bei dem an der Unterseite 10 im Bereich der Kontaktflächen 2 und der Kühlfläche 4 Lötstrukturen 400 in Form von Lötkugeln angelötet sind. Die Lötkugeln 400 umfassen jeweils einen Kern, beispielsweise aus Kupfer, und einen Mantel aus einem Lötmaterial, wie Zinn.
In der Figur 3A ist ein Ausführungsbeispiel einer
Trägerplatte 100 in Draufsicht auf die Unterseite 10 der Trägerplatte 100 gezeigt. An der Unterseite 10 sind zwei Kontaktflächen 2 und eine Kühlfläche 4 ausgebildet. Die
Kontaktflächen 2 und die Kühlfläche 4 sind beispielsweise aus Metall gebildet. Zusammen bilden sie mehr als 70 % der gesamten Fläche der Unterseite 10. Die Kühlfläche 4 ist dabei zumindest viermal so groß wie jede Kontaktfläche 2. Die Unterseite 10 hat die Form eines Quadrats. Die beiden Kontaktflächen 2 sind jeweils im Bereich zweier an einer gemeinsamen Kante 12 der Unterseite 10 liegenden Ecken 11 des Quadrats angeordnet. Die Kontaktflächen 2 weisen jeweils eine gekrümmte Kante 20 auf. Dabei sind die gekrümmten Kanten 20 jeweils der der jeweiligen Kontaktfläche 2 nächstliegenden
Ecke 11 zugewandt. Der Abstand zwischen der gekrümmten Kante 20 und der nächstliegenden Ecke 11 beträgt dabei zirka 3 % des Umfangs des durch die Unterseite 10 gebildeten Quadrats. Der Krümmungsradius der gekrümmten Kanten 20 beträgt
beispielsweise zirka 6 % des Umfangs des Quadrats.
Auf einer der gekrümmten Kante 20 abgewandten Seite bilden die Kontaktflächen 2 jeweils eine gerade Kante 21.
Insbesondere sind beide Kontaktflächen 2 im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgebildet.
Durch die kreissegmentförmige Ausgestaltung können die
Kontaktflächen 2 weit von den Ecken 11 beabstandet werden und gleichzeitig flächenmäßig groß gewählt werden. Dies ist im Hinblick auf eine zuverlässige Lötverbindung zu einer
Leiterplatte vorteilhaft.
Die Kühlfläche 4 ist im Bereich der übrigen zwei Ecken 11 des Quadrats angeordnet. Die Kühlfläche 4 weist zwei gekrümmte Kanten 40 auf, wobei je eine dieser gekrümmten Kanten 40 je einer Ecke 11 zugewandt ist. Der Abstand der gekrümmten
Kanten 40 zu den Ecken 11 sowie der Krümmungsradius sind im Wesentlichen identisch zu den oben angegebenen Abständen und Krümmungsradien .
Die Kühlfläche 4 ist in Richtung der Kontaktflächen 2
dreieckförmig verjüngt, sodass sie zwischen die
Kontaktflächen 2 passt. Dabei ist die Kühlfläche 4 von den Kontaktflächen 2 jeweils durch einen schmalen Streifen 5 beabstandet. Die schmalen Streifen 5 sind aus dem elektrisch isolierenden Material 3 der Trägerplatte 100 gebildet. Die Streifen 5 haben eine Haupterstreckungsrichtung, die unter einem Winkel von zirka 45° zu den Kanten 12 der Unterseite 10 verläuft .
Die in der Figur 3A gezeigte Kühlfläche 4 weist eine
Spiegelsymmetrie auf. Die Spiegelachse verläuft durch ein
Zentrum 13, vorliegend den Mittelpunkt der Unterseite 10, und unterteilt die quadratische Unterseite 10 in zwei gleich große Rechtecke. Eine Spiegelung an dieser Spiegelachse bildet die Kontaktflächen 2 ineinander ab.
Die Kontaktflächen 2 weisen darüber hinaus jeweils eine
Spiegelsymmetrie bezüglich einer zwischen der der jeweiligen Kontaktfläche 2 nächstliegenden Ecke 11 und dem Zentrum 13 der Unterseite 10 verlaufenden Achse auf.
In der Figur 3B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Trägerplatte 100 in Draufsicht auf die Unterseite 10
dargestellt. Wiederum umfasst die Trägerplatte 100 zwei
Kontaktflächen 2, die im Unterschied zur Figur 3A nun aber im Bereich diagonal gegenüberliegender Ecken 11 angeordnet sind. Die Kontaktflächen 2 weisen die gleiche geometrische Form wie in Figur 3A auf. Wiederum sind die gekrümmten Kanten 20 den Kontaktflächen 2 der nächstliegenden Ecke 11 zugewandt. Die Kühlfläche 4 ist zwischen den beiden Kontaktflächen 2
angeordnet und erstreckt sich zwischen den weiteren beiden diagonal gegenüberliegenden Ecken 11. Auch die Kühlfläche 4 der Figur 3B weist zwei gekrümmte Kanten 40 auf, die den jeweils diagonal gegenüberliegenden Ecken 11 zugewandt sind. Die Abstände und Krümmungsradien sind wie in der Figur 3A.
In der Figur 3C ist ein Ausführungsbeispiel einer
Trägerplatte 100 in Draufsicht auf die Unterseite 10 gezeigt. Die Trägerplatte 100 umfasst vier Kontaktflächen 2. Zwei dieser Kontaktflächen 2 können dabei redundante
Kontaktflächen sein. Alternativ können mit einer solchen Trägerplatte 100 aber auch zwei auf der Trägerplatte 100 montierte, elektronische Bauteile 2 elektrisch kontaktiert werden.
Jede Kontaktfläche 2 ist im Bereich einer Ecke 11 der
quadratischen Unterseite 10 angeordnet. Die gekrümmten Kanten 20 der Kontaktflächen 2 sind jeweils den Ecken 11 zugewandt. Die Kontaktflächen 2 weisen alle im Wesentlichen die gleiche Kreissegmentform auf. Die Abstände zu den Ecken 11 und die Krümmungsradien der gekrümmten Kanten 20 sind wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen gewählt. Im Bereich des Zentrums 13 der Unterseite 10 ist eine
Kühlfläche 4 angeordnet, die eine quadratische Form hat, bezüglich der quadratischen Form der Unterseite 10 aber um 45° gedreht ist. Zwischen der Kühlfläche 4 und den
Kontaktflächen 2 sind jeweils im Wesentlichen gerade
verlaufende Streifen 5 aus elektrisch isolierendem Material 3 angeordnet. Die gerade verlaufenden Streifen 5 hängen
untereinander zusammen. Dies erlaubt eine möglichst großflächige Bedeckung der Unterseite 10 mit metallischen Flächen .
Die Unterseite 10 der Figur 3C weist eine 4-zählige
Drehsymmetrie auf. Die Kontaktflächen 2 sind dabei derart rings um die Kühlfläche 4 angeordnet, dass jede die
Kühlfläche 4 in sich selbst überführende Rotation um 90°, 180°, 270° oder 360° die Kontaktflächen 2 im Wesentlichen deckungsgleich aufeinander abbildet.
In der Figur 3D ist ein Ausführungsbeispiel einer
Trägerplatte 100 in Draufsicht auf die Unterseite 10 gezeigt, bei der acht Kontaktflächen 2 an der Unterseite 10 vorgesehen sind. Dabei gibt es zu jeder Kontaktfläche 2 eine
Zwillingskontaktfläche 22. Die Zwillingskontaktfläche 22 hat die gleiche geometrische Form wie die zugehörige
Kontaktfläche 2 und kann durch Spiegelung an einer zwischen dem Zentrum 13 der Unterseite 10 und der der
Zwillingskontaktfläche 22 nächstliegenden Ecke 11
verlaufenden Achse deckungsgleich auf die zugehörige
Kontaktfläche 2 abgebildet werden. Die Kontaktfläche 2 und die Zwillingskontaktfläche 22 sind jeweils durch einen
Streifen 5 aus elektrisch isolierendem Material voneinander beabstandet und elektrisch isoliert. Im Übrigen entspricht das Design der Unterseite 10 der Figur 3D dem Design der
Unterseite 10 der Figur 3C. Im Unterschied zur Figur 3C ist lediglich jede Kontaktfläche 2 nochmals in zwei gleich große Kontaktflächen 2 unterteilt, sodass jede Kontaktfläche 2 eine Zwillingskontaktfläche 22 hat.
Mit einer so gestalteten Unterseite 10 können beispielsweise gleichzeitig vier elektrische Bauteile auf den Anschlussträger 100 aufgebracht und unabhängig voneinander elektrisch kontaktiert werden.
Die Unterseite 10 des Ausführungsbeispiels der Figur 3E entspricht im Wesentlichen der Unterseite der Figur 3D, bis auf den Unterschied, dass in der Figur 3E die Kühlfläche 4 in vier gleich große Kühlflächen 4 unterteilt ist. Die
Unterseite weist aber die gleiche 4-zählige Drehsymmetrie auf, denn jede Rotation der Unterseite um 90°, 180°, 270° oder 360° führt sowohl die Kontaktflächen 2 als auch die Kühlflächen 4 deckungsgleich ineinander über.
Eine wie in Figur 3E dargestellte Trägerplatte 100 kann beispielsweise entlang der Bereiche zwischen den einzelnen Kühlflächen 4 geteilt werden, um vier gleich gestaltete
Trägerplatten 100 zu erhalten.
In der Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines
optoelektronischen Bauelements 1000 in Draufsicht auf die Oberseite 50 der Trägerplatte 100 gezeigt. Auf der Oberseite 50 der Trägerplatte 100 sind Anschlussflächen 52 und eine Kühlfläche 54 vorgesehen. Die Anschlussflächen 52 und die Kühlfläche 54 sind wie in der Figur 3A angeordnet.
Beispielsweise sind die Anschlussflächen 52 und die
Kühlfläche 54 das Spiegelbild der Kontaktflächen 2 und der Kühlfläche 4 der Unterseite 10 der Trägerplatte 100.
Auf der Oberseite 50 der Trägerplatte 100 ist ein
elektronisches Bauteil 200, vorliegend ein LED-Chip 200, zentral aufgebracht. Der LED-Chip 200 ist beispielsweise auf die Kühlfläche 54 aufgelötet und über Kontaktdrähte mit den Anschlussflächen 52 elektrisch leitend verbunden. In die Figur 5 sind ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Bauelements 1000 und eine Abwandlung eines elektronischen Bauelements 1000 miteinander verglichen. In der Figur 5A ist eine Abwandlung eines optoelektronischen Bauelements 1000 in Draufsicht auf die Unterseite der
Trägerplatte 100 gezeigt. Auf der Oberseite der Trägerplatte 100 ist das baugleiche elektronische Bauteil 200 wie in Figur 4 aufgebracht.
In Figur 5B ist das Ausführungsbeispiel des elektronischen Bauelements der Figur 4 in Draufsicht auf die Unterseite 10 der Trägerplatte 100 gezeigt. Anders als in der Figur 5B ist in der Figur 5A die Kühlfläche 4 zwischen zwei rechteckig ausgeführten Kontaktflächen 2 vorgesehen. Insbesondere sind im Unterschied zu dem
elektronischen Bauelement 1000 der Figur 5B die
Kontaktflächen 2 nicht mit den Ecken zugewandten, gekrümmten Kanten ausgestattet, die den oben angegebenen Mindestabstand zu den Ecken der Unterseite einhalten. Vielmehr sind hier die Kontaktflächen 2 sehr nahe an die Ecken der Unterseite herangeführt . Die Erfinder haben die elektronischen Bauelemente 1000 der
Figuren 5A und 5B miteinander verglichen und Simulationen für die Bauelemente durchgeführt. In den Simulationen wurden beide Bauelemente 1000 mit der Unterseite 10 auf eine
Leiterplatte 300 aufgelötet und elektrisch kontaktiert. Bei dem Bauelement 1000 der Figur 5A betrug der thermische
Widerstand zwischen einem pn-Übergang in dem LED-Chip 200 und der Leiterplatte 300 3,5 K/W, bei dem Bauelement 1000 der Figur 3B dagegen nur 3,35 K/W, obwohl in beiden Fällen die Trägerplatten gleich dick waren und aus demselben Material bestanden .
Ferner wurden in den Simulationen die Bauelemente 1000 beider Figuren 5A und 5B zyklisch von Temperaturen von -40 °C auf +150°C erhitzt, um die aufgrund der unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Leiterplatte 300 und der Trägerplatte 100 auftretenden Verspannungen in den
Lötverbindungen zwischen der Trägerplatte 100 und der
Leiterplatte 300 zu untersuchen. Dabei wurde festgestellt, dass aufgrund des speziellen Designs der Trägerplatte 100 in der Figur 5B die maximal erreichten Verspannungswerte weniger als 70 % der maximal erreichten Verspannungswerte des
Bauelements der Figur 5A betrugen.
Nach zirka 6000 Erwärmungs- und Abkühlungszyklen waren 63 % der in der Figur 5A dargestellten Bauelemente aufgrund von aufgerissenen Lötverbindungen ausgefallen. Bei den
Bauelementen der Figur 5B hat es dagegen mehr als 10.000 Abkühlungs- und Erwärmungszyklen gebraucht, um eine
Ausfallquote von 63 % zu erreichen. Es konnte also gezeigt werden, dass sich das Design der Unterseite 10 aus der Figur 5B sowohl positiv auf die Wärmeabfuhr als auch auf die temperaturbedingten auftretenden Verspannungen in den
Lötverbindungen zu der Leiterplatte 300 auswirkt.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2017 114 005.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 Kontaktstruktur
2 Kontaktfläche
3 elektrisch isolierendes Material
4 Kühlfläche
5 Streifen
10 Unterseite der Trägerplatte 100
11 Ecke der Unterseite 10
12 Kante der Unterseite 10
13 Zentrum der Unterseite 10
20 gekrümmte Kante der Kontaktfläche 2
21 gerade Kante der Kontaktfläche 2
22 Zwillingskontaktfläche
40 gekrümmte Kante der Kühlfläche 4
50 Oberseite der Trägerplatte 100
52 Anschlussfläche
54 Kühlfläche
100 Trägerplatte
200 elektronisches Bauteil
300 Leiterplatte
400 Lötstruktur
401 Lötverbindung
1000 elektronisches Bauelement

Claims

Patentansprüche
1. Trägerplatte (100) für ein elektronisches Bauteil (200), umfassend :
- eine Oberseite (50) zum elektrischen Anschließen und
Montieren eines elektronischen Bauteils (200),
- eine Unterseite (10) zum elektrischen Anschließen der
Trägerplatte (100) an eine Leiterplatte (300),
- zwei oder mehrere voneinander elektrisch isolierte
Kontaktstrukturen (1), die zur Stromführung von der
Unterseite (10) zur Oberseite (11) oder in umgekehrte
Richtung eingerichtet sind, wobei
- die Kontaktstrukturen (1) an der Unterseite (10) jeweils elektrisch leitfähige Kontaktflächen (2) bilden,
- eine der Kontaktflächen (2) im Bereich einer Ecke (11) der Unterseite (10) angeordnet ist,
- die im Bereich der Ecke (11) angeordnete Kontaktfläche (2) in Draufsicht auf die Unterseite (10) betrachtet eine
gekrümmte Kante (20) aufweist,
- die gekrümmte Kante (20) der Ecke (11) zugewandt ist, sodass der am nächsten zu der Ecke (11) liegende Punkt der Kontaktfläche (2) auf der gekrümmten Kante (20) liegt,
- die im Bereich der Ecke (11) angeordnete Kontaktfläche (2) einen Abstand zu der Ecke (11) von zumindest 2,5 % und höchstens 10 % des Umfangs der Unterseite (10) hat,
- die gekrümmte Kante (20) eine Länge aufweist, die zumindest 5 % des Umfangs der Unterseite (10) beträgt,
- die gekrümmte Kante (20) über zumindest 80 % ihrer Länge einen Krümmungsradius von zumindest 3 % und höchstens 12,5 % des Umfangs der Unterseite (10) hat.
2. Trägerplatte (100) nach Anspruch 1,
wobei die gekrümmte Kante (20) konvex gekrümmt ist.
3. Trägerplatte (100) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die gekrümmte Kante (20) die Kante eines Kreissegments ist und über zumindest 80 % ihrer Länge einen im Rahmen der Herstellungstoleranz konstanten Krümmungsradius aufweist.
4. Trägerplatte (100) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die gekrümmte Kante (20) die Kante eines
Ellipsensegments ist und über zumindest 80 % ihrer Länge einen sich monoton verändernden Krümmungsradius aufweist.
5. Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei
- die im Bereich der Ecke (11) angeordnete Kontaktfläche (2) eine Tiefe von zumindest 3 % und höchstens 5 % des Umfangs der Unterseite (10) hat,
- wobei die Tiefe der Abstand zwischen dem der Ecke (11) nächstliegenden Punkt der Kontaktfläche (2) und einem Zentrum (13) der Unterseite (10) nächstliegenden Punkt der
Kontaktfläche (2) ist.
6. Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei
- die Unterseite (10) rechteckig oder quadratisch ist,
- eine der Ecke (11) abgewandte Kante (21) der im Bereich der Ecke (11) angeordneten Kontaktfläche (2) über zumindest 80 % ihrer Länge im Rahmen der Herstellungstoleranz gerade ist und dabei eine Länge von zumindest 4 % des Umfangs der Unterseite (10) aufweist,
- die der Ecke (11) abgewandte Kante (21) der im Bereich der Ecke (11) angeordneten Kontaktfläche (2) unter einem Winkel zwischen einschließlich 20° und 70° zu den Kanten (12) der Unterseite (10) verläuft.
7. Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei
- eine der Ecke (11) abgewandte Kante (21) der im Bereich der Ecke (11) angeordneten Kontaktfläche (2) über zumindest 80 % ihrer Länge konkav oder konvex gekrümmt ist mit einem
minimalen Krümmungsradius von zumindest dem Doppelten des Krümmungsradius der der Ecke (11) zugewandten Kante (21),
- die der Ecke (11) abgewandte Kante (21) eine Länge von zumindest 4 % des Umfangs der Unterseite (10) aufweist.
8. Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die im Bereich der Ecke (11) angeordnete Kontaktfläche (2) spiegelsymmetrisch bezüglich einer zwischen der Ecke (11) und einem Zentrum (13) der Unterseite (10) verlaufenden Achse ist .
9. Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei benachbart zu der im Bereich der Ecke (11) angeordneten Kontaktfläche (2) eine Zwillingskontaktfläche (22) an der Unterseite (10) angeordnet ist, derart dass bei einer
Spiegelung an einer zwischen der Ecke (11) und einem Zentrum (13) der Unterseite (10) verlaufenden Achse die der Ecke (11) nächstliegende Kontaktfläche (2) und die
Zwillingskontaktfläche (22) im Wesentlichen deckungsgleich ineinander abgebildet werden.
10. Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei
- die Kontaktstrukturen (1) und die Kontaktflächen (2) metallisch ausgebildet sind, - die Kontaktstrukturen (1) durch keramisches Material (3) voneinander isoliert sind.
11. Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei in Draufsicht auf die Unterseite (10) betrachtet zumindest 70 % der Fläche der Unterseite (10) durch
metallisches Material gebildet ist.
12. Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei
- an der Unterseite (1) eine Kühlfläche (4) ausgebildet ist, über die im bestimmungsgemäßen Betrieb der Trägerplatte (100) kein Strom geführt wird,
- die Kühlfläche (4) Metall umfasst oder daraus besteht.
13. Trägerplatte (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei
- in Draufsicht auf die Unterseite (10) die Kühlfläche (4) von den Kontaktflächen (2) jeweils durch einen Streifen (5) beabstandet ist,
- jeder Streifen (5) im Rahmen der Herstellungstoleranz gerade ist und eine konstante Breite aufweist,
- jeder Streifen (5) eine Haupterstreckungsrichtung aufweist, die unter einem Winkel zwischen einschließlich 20° und 70° bezüglich der Kanten (12) der Unterseite (10) verläuft.
14. Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei
- die Unterseite (10) in Draufsicht gesehen eine geometrische Form mit einer Spiegelsymmetrie und/oder einer n-zähligen Drehsymmetrie mit n > 1 aufweist, - die Kontaktflächen (2) an der Unterseite (10) so gestaltet und angeordnet sind, dass bei einer Spiegelung an der
Spiegelachse der Unterseite (10) und/oder bei einer die
Unterseite (10) in sich selbst überführenden Drehung um
360°/n die Kontaktflächen (2) im Wesentlichen deckungsgleich aufeinander abgebildet werden.
15. Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei auf die Kontaktflächen (2) Lötstrukturen (400) zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte (300) aufgebracht sind.
16. Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei an der Oberseite (50) elektrische Anschlussflächen (52) ausgebildet sind, die spiegelbildlich zu den Kontaktflächen (2) an der Unterseite (10) ausgestaltet und angeordnet sind.
17. Elektronisches Bauelement (1000) mit
- einer Trägerplatte (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- einem elektronischen Bauteil (200), wobei
- das elektronische Bauteil (200) mechanisch fest an der Oberseite (50) befestigt ist und elektrisch leitend mit den Kontaktstrukturen (1) verbunden ist.
18. Elektronisches Bauelement (1000) nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei das elektronische Bauteil (100) ein
Hochleistungsbauteil ist, an das im bestimmungsgemäßen
Betrieb eine Eingangsleistung von zumindest 1 W gelegt wird.
19. Elektronisches Bauelement (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei es sich bei dem elektronischen Bauteil (100) optoelektronisches Bauteil handelt.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080277677A1 (en) * 2007-05-09 2008-11-13 Foxsemicon Integrated Technology, Inc. Light emitting diode assembly and light emitting diode display device
EP2477245A2 (de) * 2011-01-13 2012-07-18 Samsung LED Co., Ltd. Verpackung für lichtemittierende Diode
US20140226345A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Light-emitting device packages
US20160013144A1 (en) * 2014-06-12 2016-01-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Pad Design For Reliability Enhancement in Packages

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6529027B1 (en) * 2000-03-23 2003-03-04 Micron Technology, Inc. Interposer and methods for fabricating same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080277677A1 (en) * 2007-05-09 2008-11-13 Foxsemicon Integrated Technology, Inc. Light emitting diode assembly and light emitting diode display device
EP2477245A2 (de) * 2011-01-13 2012-07-18 Samsung LED Co., Ltd. Verpackung für lichtemittierende Diode
US20140226345A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Light-emitting device packages
US20160013144A1 (en) * 2014-06-12 2016-01-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Pad Design For Reliability Enhancement in Packages

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