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DE102011101052A1 - Substrate with electrically neutral region - Google Patents

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DE102011101052A1
DE102011101052A1 DE102011101052A DE102011101052A DE102011101052A1 DE 102011101052 A1 DE102011101052 A1 DE 102011101052A1 DE 102011101052 A DE102011101052 A DE 102011101052A DE 102011101052 A DE102011101052 A DE 102011101052A DE 102011101052 A1 DE102011101052 A1 DE 102011101052A1
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DE
Germany
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layer
substrate
substrate according
semiconductor element
electrically
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102011101052A
Other languages
German (de)
Inventor
Albert Heilmann
Roland Reul
Andreas Klein
Michael Schäfer
Stefan Malkmus
Dr. Krüger Frank
Eckhard Ditzel
Tanja ECKARDT
Albert Kastner
Thomas Scholl
Wolfgang Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Original Assignee
Heraeus Materials Technology GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Materials Technology GmbH and Co KG filed Critical Heraeus Materials Technology GmbH and Co KG
Priority to DE102011101052A priority Critical patent/DE102011101052A1/en
Priority to PCT/EP2012/001665 priority patent/WO2012152364A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Substrat zur Aufnahme zumindest eines elektronischen Elements, insbesondere zumindest eines Halbleiterelements, umfassend eine elektrisch leitfähige erste Schicht zur Kontaktierung des Elements, eine wärmeleitende zweite Schicht zum Abführen von Wärme vom Element und eine elektrisch isolierende dritte Schicht, die zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet ist, so dass die dritte Schicht die erste Schicht von der zweiten Schicht elektrisch isoliert, wobei die dritte Schicht eine Dünnschicht oder eine Glaskeramik oder eine mit Keramik-Pulver gefüllte Polymer-Matrix ist. Die Erfindung betrifft auch ein elektronisches Bauelement, insbesondere Halbleiterbauelement, umfassend zumindest ein Halbleiterelement und ein solches Substrat, wobei das Halbleiterelement auf einer ersten Seite flächig mit der ersten Schicht elektrisch leitend verbunden ist, vorzugsweise über ein Lot, einen leitfähigen Kleber oder eine Silbersinterverbindung und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrats, wobei auf eine erste elektrisch leitfähige Schicht eine dritte elektrisch isolierende Schicht durch Sputtern, Aufdampfen, physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD), Laminieren, Aufkleben, Auflöten oder ein Druckverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren, aufgebracht wird und dass auf die dritte Schicht eine zweite wärmeleitende Schicht durch PVD, Sputtern, Laminieren, Aufkleben, Auflöten, Niedertemperatur-Silbersintern oder ein Druckverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren, derart aufgebracht wird, dass die zweite Schicht mit der ersten Schicht keinen elektrischen Kontakt hat.The invention relates to a substrate for receiving at least one electronic element, in particular at least one semiconductor element, comprising an electrically conductive first layer for contacting the element, a thermally conductive second layer for dissipating heat from the element and an electrically insulating third layer, which is between the first layer and the second layer is arranged so that the third layer electrically insulates the first layer from the second layer, the third layer being a thin layer or a glass ceramic or a polymer matrix filled with ceramic powder. The invention also relates to an electronic component, in particular a semiconductor component, comprising at least one semiconductor element and such a substrate, the semiconductor element being electrically conductively connected on a first side to the first layer, preferably via a solder, a conductive adhesive or a silver sintered connection and a A method for producing such a substrate, a third electrically insulating layer being applied to a first electrically conductive layer by sputtering, vapor deposition, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), lamination, gluing, soldering or a printing process, in particular a screen printing process and that a second thermally conductive layer is applied to the third layer by PVD, sputtering, lamination, gluing, soldering, low-temperature silver sintering or a printing process, in particular a screen printing process, in such a way that the second layer is the first layer has no electrical contact.

Description

Die Erfindung betrifft ein Substrat zur Aufnahme zumindest eines elektronischen Elements, insbesondere zumindest eines Halbleiterelements.The invention relates to a substrate for receiving at least one electronic element, in particular at least one semiconductor element.

Die Erfindung betrifft auch ein elektronisches Bauelement, insbesondere Halbleiterbauelement, umfassend zumindest ein Halbleiterelement und ein solches Substrat sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrats.The invention also relates to an electronic component, in particular a semiconductor component, comprising at least one semiconductor element and such a substrate as well as a method for producing such a substrate.

Bauelemente wie integrierte Schaltungen werden häufig schichtweise auf Trägermaterialien aufgebracht, um eine kompakte Bauweise zu erreichen. Durch die kompakte Bauweise lassen sich verschiedene Verschaltungen und Bauelemente, wie beispielsweise Chips und LEDs auf kleinstem Raum realisieren. Die Halbleiterelemente müssen dazu auf kleinstem Raum kontaktiert werden, um das Halbleiterelement mit einer Spannung zu versorgen.Components such as integrated circuits are often applied in layers to substrates in order to achieve a compact design. Due to the compact design, different interconnections and components, such as chips and LEDs can be realized in a small space. The semiconductor elements must be contacted in a small space to supply the semiconductor element with a voltage.

Aus der DE 196 25 622 A1 ist ein Halbleiterbauelement bekannt, bei dem auf beiden Seiten ein Kontakt angeordnet ist, um das integrierte Halbleiterelement mit einer Spannung zu versorgen. Zwischen den beiden Kontakten umfasst das Halbleiterelement mehrere Schichten, hier eine Vielzahl verschieden dotierter Halbeiterschichten. Die Struktur wird von zwei elektrischen Anschlüssen getragen, die voneinander durch einen Abstand elektrisch getrennt sind. Einer der Kontakte ist mit einem elektrisch leitfähigen Kleber oder einem Lot direkt mit einem der elektrischen Anschlüsse verbunden. Der andere Kontakt ist über einen Bonddraht mit dem anderen elektrischen Anschluss verbunden.From the DE 196 25 622 A1 a semiconductor device is known in which a contact is arranged on both sides in order to supply the integrated semiconductor element with a voltage. Between the two contacts, the semiconductor element comprises a plurality of layers, here a plurality of differently doped semiconductor layers. The structure is supported by two electrical terminals that are electrically separated from each other by a distance. One of the contacts is connected to an electrically conductive adhesive or a solder directly to one of the electrical connections. The other contact is connected via a bonding wire to the other electrical connection.

Nachteilig ist hieran, dass bei einer hohen Leistungsaufnahme des Halbleiterelements die von dem Halbleiterelement umgesetzte elektrische Leistung als Wärme abgeführt werden muss, um stabile Arbeitsbedingungen für das Halbleiterelement zu schaffen oder zu verhindern, dass es zerstört wird. Dazu muss eine Kühlvorrichtung an dem Halbleiterbauelement angebracht werden, was aber den Vorteil der geringen Größe des Halbleiterelements verringert.A disadvantage of this is that at a high power consumption of the semiconductor element, the electrical power converted by the semiconductor element must be dissipated as heat in order to create stable working conditions for the semiconductor element or to prevent it being destroyed. For this purpose, a cooling device must be attached to the semiconductor device, but this reduces the advantage of the small size of the semiconductor element.

Aus der DE 10 2009 000 882 A1 ist ein Substrat zur Aufnahme eines elektronischen Elements bekannt, bei dem eine elektrisch leitfähige Schicht zur elektrischen Kontaktierung des Elements vorgesehen ist. Auf der den Elementen gegenüberliegenden Seite der leitfähigen Schicht ist eine elektrisch isolierende Verbindungsschicht angeordnet, die einen Substratkörper aus Metall mit der elektrisch leitfähigen Schicht verbindet. Die Verbindungsschicht ist aus einer, aus einem präkeramischen Polymer gebildete Matrix aufgebaut. Über die Verbindungsschicht soll eine gute Kühlung des elektronischen Elements durch den von der elektrisch leitfähigen Schicht getrennten metallischen Substratkörper erfolgen.From the DE 10 2009 000 882 A1 a substrate for receiving an electronic element is known, in which an electrically conductive layer is provided for electrical contacting of the element. On the opposite side of the elements of the conductive layer, an electrically insulating connection layer is arranged, which connects a substrate body made of metal with the electrically conductive layer. The bonding layer is composed of a matrix formed of a preceramic polymer. By way of the connection layer, good cooling of the electronic element is to take place through the metallic substrate body which is separated from the electrically conductive layer.

Nachteilig ist hieran, dass der Aufbau der Matrix kompliziert ist und die gebildete Matrix nicht homogen ist. Dies kann dazu führen, dass das gebildete Substrat mechanisch instabil ist und dass die Wärmeleitung durch das Substrat ungleichmäßig ist und dadurch begrenzt wird. Für viele Anwendungen reicht auch die Kühlung durch das Substrat nicht aus. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Matrix in blauem und ultraviolettem Licht zu schnell altert, so dass eine Verwendung des Substrats mit vielen, insbesondere weißen LEDs als Elemente ungünstig ist oder zumindest zu einer kurzen Lebensdauer der hergestellten Bauelemente führt. Auch ist es von Nachteil, dass das präkeramische Material zum Aufbauen der keramischen Matrix bei hohen Temperaturen verarbeitet werden muss, wodurch das Substrat thermisch belastet wird und die Auswahl an Materialien für das Substrat eingeschränkt wird. Die Reaktionspyrolyse zum Umwandeln des präkeramischen Materials in eine keramische Matrix wird nämlich üblicherweise bei Temperaturen zwischen 800°C und 1600°C durchgeführt.The disadvantage of this is that the structure of the matrix is complicated and the matrix formed is not homogeneous. This can cause the formed substrate to be mechanically unstable and the heat conduction through the substrate to be uneven and thereby limited. For many applications, the cooling by the substrate is not enough. A further disadvantage is that the matrix ages too rapidly in blue and ultraviolet light, so that use of the substrate with many, in particular white LEDs as elements is unfavorable or at least leads to a short lifetime of the manufactured components. It is also disadvantageous that the preceramic material for building the ceramic matrix must be processed at high temperatures, whereby the substrate is thermally stressed and the choice of materials for the substrate is limited. Namely, the reaction pyrolysis for converting the preceramic material into a ceramic matrix is usually carried out at temperatures between 800 ° C and 1600 ° C.

Durch hohe Temperaturen beziehungsweise Temperaturdifferenzen beim Herstellen des Substrats (die hergestellten Substrate müssen nach der Herstellung auch wieder abkühlen) wird stets ein thermischer Stress auf Verbindungen unterschiedlicher Materialien ausgeübt oder die Materialien müssen hinsichtlich ihres thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufeinander abgestimmt werden, beziehungsweise es müssen Zwischenschichten aufgetragen werden. Jede Zwischenschicht ist ein Wärmewiderstand und daher unerwünscht. Werden die Materialien aufeinander abgestimmt, ist man in deren Auswahl stark eingeschränkt, zumal diese auch Temperaturstabil sein müssen. Viele Materialien, insbesondere die verwendeten Metalle, ganz besonders dünne Schichten davon, sind bei hohen Temperaturen nicht stabil unter oxidierender Atmosphäre, so dass entweder diese Materialien nicht verwendet werden können, oder der Aufbau des Substrats unter Schutzgas erfolgen muss.Due to high temperatures or temperature differences during the production of the substrate (the substrates produced must also cool again after production), a thermal stress is always exerted on compounds of different materials or the materials must be matched to each other in terms of their thermal expansion coefficient, or intermediate layers must be applied. Any interlayer is a thermal resistance and therefore undesirable. If the materials are matched, they are severely limited in their choice, especially as they must also be temperature-stable. Many materials, especially the metals used, very particularly thin layers thereof, are not stable under oxidizing atmosphere at high temperatures, so that either these materials can not be used, or the structure of the substrate has to be carried out under protective gas.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Insbesondere soll ein stabiles Substrat bereitgestellt werden, das eine effektive Kühlung eines darauf angebrachten Elements ermöglicht. Auch eine sicherere Prozessführung zum Herstellen des Substrats ist ebenso wünschenswert, wie ein geringerer Ausschuss bei Herstellen des Substrats. Eine niedrigere notwendige Temperatur beim Aufbauen des Substrats wäre ebenfalls vorteilhaft.The object of the invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art. In particular, a stable substrate is to be provided which enables effective cooling of an element mounted thereon. Also, safer process management for fabricating the substrate is also desirable, as is lesser waste in fabricating the substrate. A lower necessary temperature in building the substrate would also be advantageous.

Es ist auch Aufgabe der Erfindung, dass das Substrat beziehungsweise das Halbleiterbauelement einfach einbaubar ist. Dabei soll das Aufbringen der Halbleiterbauelemente auf Platinen beziehungsweise der Einbau in elektrische Schaltungen auf einer Platine oder Leiterplatte besonders einfach durchzuführen sein. Eine Verbesserung der Kühlleistung durch das Substrat würde auch eine weitere Miniaturisierung von Leistungsbauteilen ermöglichen. Es soll auch ein Substrat für elektronische Elemente mit einem elektrisch neutralen Bereich bereitgestellt werden.It is also an object of the invention that the substrate or the semiconductor device easy to install. In this case, the application of the semiconductor devices on boards or the installation in electrical circuits on a circuit board or circuit board should be particularly easy to perform. Improving the cooling performance through the substrate would also allow for further miniaturization of power devices. It is also intended to provide a substrate for electronic elements having an electrically neutral region.

Für viele Anwendungen, insbesondere, wenn es sich bei den Halbleiterelementen um LEDs handelt, wäre es auch vorteilhaft, wenn die verwendeten Materialien nicht durch blaues Licht oder ultraviolettes Licht zu schnell altern.For many applications, especially when the semiconductor elements are LEDs, it would also be advantageous if the materials used do not age too fast by blue light or ultraviolet light.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch Substrat zur Aufnahme zumindest eines elektronischen Elements, insbesondere zumindest eines Halbleiterelements, umfassend eine elektrisch leitfähige erste Schicht zur Kontaktierung des Elements, eine wärmeleitende zweite Schicht zum Abführen von Wärme vom Element und eine elektrisch isolierende dritte Schicht, die zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet ist, so dass die dritte Schicht die erste Schicht von der zweiten Schicht elektrisch isoliert, wobei die dritte Schicht eine Dünnschicht ist.The object of the invention is achieved by a substrate for accommodating at least one electronic element, in particular at least one semiconductor element, comprising an electrically conductive first layer for contacting the element, a thermally conductive second layer for dissipating heat from the element and an electrically insulating third layer between the first layer and the second layer is arranged such that the third layer electrically isolates the first layer from the second layer, wherein the third layer is a thin layer.

Unter einer Dünnschicht ist eine Schicht eines Feststoffs im Mikrometer- oder sogar Nanometerbereich zu verstehen. Das Trennen der ersten und zweiten Schicht durch eine Dünnschicht ermöglicht eine Vielzahl neuer technischer Möglichkeiten. Einerseits wird dadurch der Wärmewiderstand deutlich reduziert und andererseits können auch andere Materialien eingesetzt werden, die als Dickschicht nicht in Frage kämen. Dadurch kann das Material der dritten Schicht auf die Materialien der ersten und zweiten Schicht abgestimmt werden und so eine weitere Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und/oder der mechanischen Stabilität des Substrats erzielt werden.By a thin film is meant a layer of a solid in the micrometer or even nanometer range. The separation of the first and second layers by a thin layer allows a variety of new technical possibilities. On the one hand, the thermal resistance is significantly reduced and on the other hand, other materials can be used, which would be out of the question as thick film. As a result, the material of the third layer can be matched to the materials of the first and second layer, thus achieving a further improvement in the thermal conductivity and / or the mechanical stability of the substrate.

Ein Element ist dabei ein Chip und/oder bereichsweise unterschiedlich dotierter Halbleiter, die als elektronische Funktionselemente durch das Substrat kontaktiert werden. Das elektronische Element eingebaut in das Substrat bilden zusammen erfindungsgemäß ein Bauelement, das einsatzfertig in Schaltungen auf Platinen beziehungsweise Leiterplatten einbaubar ist. Ein Bauelement unterscheidet sich also von einem Element im Sinne der vorliegenden Erfindung dadurch, dass das Bauelement das Substrat und ein mit dem Substrat kontaktiertes Element, wie eine integrierte Schaltung auf einem Chip, umfasst. Unter einem eingebauten Element ist vorliegend ein auf die erste Schicht des Substrats aufgebrachtes, das heißt aufgeklebtes, aufgelötetes oder ähnlich mechanisch befestigtes und kontaktiertes Element zu verstehen. Der Einbau erfolgt dabei derart, dass das elektronische Element seine Funktion erfüllen kann.An element is a chip and / or partially differently doped semiconductor, which are contacted as electronic functional elements by the substrate. The electronic element incorporated in the substrate together according to the invention form a component which can be installed ready for use in circuits on boards or printed circuit boards. A component thus differs from an element in the sense of the present invention in that the component comprises the substrate and an element contacted with the substrate, such as an integrated circuit on a chip. In the present case, a built-in element is to be understood as an element applied to the first layer of the substrate, that is to say adhesively bonded, soldered or similarly mechanically fastened and contacted. The installation takes place in such a way that the electronic element can fulfill its function.

Es kann bei einem solchen Substrat erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Dicke der dritten Schicht kleiner als 10 μm ist, vorzugsweise kleiner als 5 μm, besonders bevorzugt kleiner als 2 μm ist.It may also be provided according to the invention in such a substrate that the thickness of the third layer is less than 10 μm, preferably less than 5 μm, particularly preferably less than 2 μm.

Bei solchen Dicken können auch elektrische Isolatoren mit durchschnittlicher oder sogar geringer Wärmeleitung als Materialien für die dritte Schicht eingesetzt werden. Andererseits ist die durch ein derart aufgebautes Substrat erzielbare Kühlleistung, bei der Verwendung eines gut wärmeleitenden elektrischen Isolators, besonders hoch. Dünnschichten weisen dabei häufig ein anderes, häufig geeigneteres Wärmeleitungsverhalten als Volumenkörper des gleichen Materials.At such thicknesses, electrical insulators with average or even low heat conduction may also be used as materials for the third layer. On the other hand, the cooling performance achievable by a substrate constructed in this way, when using a highly thermally conductive electrical insulator, is particularly high. Thin films often have a different, more suitable thermal conduction behavior as a solid body of the same material.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die dritte Schicht durch Sputtern, Aufdampfen, physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD) auf die erste Schicht aufgebracht ist.It can also be provided that the third layer is applied to the first layer by sputtering, vapor deposition, physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD).

Diese Beschichtungsverfahren sind für das Aufbringen der dritten Schicht auf die erste Schicht als Dünnschicht besonders geeignet. Die Ankopplung an die erste Schicht ist bei diesen Verfahren besonders gut und damit der Wärmewiderstand der Grenzfläche besonders gering.These coating methods are particularly suitable for applying the third layer to the first layer as a thin layer. The coupling to the first layer is particularly good in these methods and thus the thermal resistance of the interface is particularly low.

Ferner kann erfindungsgemäß besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die dritte Schicht aus AlN oder Al2O3 besteht.Furthermore, it can be provided according to the invention particularly preferred that the third layer consists of AlN or Al 2 O 3 .

Diese beiden Materialien verfügen für einen Isolator über besonders gute Wärmeleitfähigkeit und gute elektrische Isolationseigenschaften und sind daher besonders bevorzugt. Zudem sind Aluminiumlegierungen und Aluminium (Al) als erste und/oder zweite Schicht besonders aufgrund ihrer elektrischen und mechanischen Eigenschaften sowie der Bearbeitbarkeit und Verfügbarkeit besonders geeignet, wobei sich auf solchen Schichten eine besonders gute, mechanisch stabile Verbindung mit AlN oder Al2O3 herstellen lässt. Aufgrund der Grenzflächeneigenschaften dieser Materialien und der auf Al oder Al-Legierungen ohnehin stets vorhandenen Oxidschicht, führen die Grenzflächen dieser Materialien zu einem besonders geringen Wärmewiderstand.These two materials have a particularly good thermal conductivity and good electrical insulation properties for an insulator and are therefore particularly preferred. In addition, aluminum alloys and aluminum (Al) are particularly suitable as the first and / or second layer, particularly due to their electrical and mechanical properties and machinability and availability, producing a particularly good, mechanically stable compound with AlN or Al 2 O 3 on such layers leaves. Owing to the interfacial properties of these materials and the oxide layer which is always present on Al or Al alloys, the interfaces of these materials result in particularly low thermal resistance.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Substrat zur Aufnahme zumindest eines elektronischen Elements, insbesondere zumindest eines Halbleiterelements, umfassend eine elektrisch leitfähige erste Schicht zur Kontaktierung des Elements, eine wärmeleitende zweite Schicht zum Abführen von Wärme vom Element und eine elektrisch isolierende dritte Schicht, die zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet ist, so dass die dritte Schicht die erste Schicht von der zweiten Schicht elektrisch isoliert, wobei die dritte Schicht eine Glaskeramik ist.The object of the invention is also achieved by a substrate for receiving at least one electronic element, in particular at least one semiconductor element, comprising an electrically conductive first layer for contacting the element, a heat-conducting second layer for Dissipating heat from the element and an electrically insulating third layer disposed between the first layer and the second layer so that the third layer electrically isolates the first layer from the second layer, wherein the third layer is a glass-ceramic.

Die Verwendung einer Glaskeramik ist insbesondere wegen ihrer Homogenität und der daraus resultierenden gleichmäßigen Wärmeleitung besonders bevorzugt. Die Glaskeramik kann beispielsweise durch Einlaminieren eines glaskeramischen Inlays erfolgen. Die Glaskeramik beziehungsweise das Inlay kann beispielsweise eine Niedertemperatur-Einbrand-Keramik (Low Temperature Cofired Ceramic – LTCC), eine Hochtemperatur-Einbrand-Keramik (High Temperature Cofired Ceramic – HTCC) oder eine AlN-Keramik sein.The use of a glass ceramic is especially preferred because of its homogeneity and the resulting uniform heat conduction. The glass ceramic can be done for example by lamination of a glass-ceramic inlay. The glass ceramic or the inlay can be, for example, a low-temperature cofired ceramic (LTCC), a high-temperature cofired ceramic (HTCC) or an AlN ceramic.

Bei der Verwendung einer Glaskeramik als dritter Schicht kann vorgesehen sein, dass die dritte Schicht durch ein Druckverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren, auf die erste Schicht aufgetragen ist und im Substrat eingebrannt, vorzugsweise auf die erste Schicht aufgeschmolzen ist.When using a glass ceramic as the third layer, it can be provided that the third layer is applied to the first layer by a printing process, in particular a screen printing process, and baked in the substrate, preferably melted onto the first layer.

Mit dem Druckverfahren lässt sich die Glaskeramikschicht besonders einfach und schnell aufbringen. Durch das Einbrennen oder Aufschmelzen wird die Homogenität der dritten Schicht verbessert, insbesondere bezüglich der Gleichmäßigkeit der Dicke der Glaskeramikschicht, und eine stabile Verbindung zu der ersten und/oder zweiten Schicht erzeugt.With the printing process, the glass-ceramic layer can be applied particularly easily and quickly. The firing or melting improves the homogeneity of the third layer, in particular with respect to the uniformity of the thickness of the glass-ceramic layer, and produces a stable connection to the first and / or second layer.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Substrat zur Aufnahme zumindest eines elektronischen Elements, insbesondere zumindest eines Halbleiterelements, umfassend eine elektrisch leitfähige erste Schicht zur Kontaktierung des Elements, eine wärmeleitende zweite Schicht zum Abführen vor Wärme vom Element und eine elektrisch isolierende dritte Schicht, die zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet ist, so dass die dritte Schicht die erste Schicht von der zweiten Schicht elektrisch isoliert, wobei die dritte Schicht eine mit Keramik-Pulver gefüllte Polymer-Matrix ist.The object of the invention is further achieved by a substrate for receiving at least one electronic element, in particular at least one semiconductor element, comprising an electrically conductive first layer for contacting the element, a heat-conducting second layer for dissipating heat from the element and an electrically insulating third layer, disposed between the first layer and the second layer so that the third layer electrically isolates the first layer from the second layer, wherein the third layer is a ceramic powder-filled polymer matrix.

Der Vorteil bei der Verwendung einer mit Keramik-Pulver gefüllten Polymer-Matrix ist, dass das Polymer bei relativ niedrigen Temperaturen von unter 300°C prozessiert werden kann. Bei diesen niedrigen Temperaturen wird das Substrat weniger stark belastet. Es können zum Herstellen des Substrats dann also Materialien eingesetzt werden, die nur bis zu den Temperaturen stabil sind, die über der Temperatur liegen, bei denen das Polymer verarbeitet wird, um die dritte Schicht zu bilden. Dabei liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass es zur Bildung der dritten Schicht keiner robusten Keramik-Matrix bedarf, sondern auch eine weichere Matrix, wie eine Polymer-Matrix einsetzbar ist.The advantage of using a ceramic powder filled polymer matrix is that the polymer can be processed at relatively low temperatures of less than 300 ° C. At these low temperatures, the substrate is less heavily loaded. Thus, for the production of the substrate, it is then possible to use materials which are only stable up to the temperatures which are above the temperature at which the polymer is processed in order to form the third layer. This is based on the surprising finding that there is no need for a robust ceramic matrix for the formation of the third layer, but also a softer matrix, such as a polymer matrix can be used.

Bei der Verwendung einer mit Keramik-Pulver gefüllten Polymer-Matrix als dritter Schicht kann vorgesehen sein, das Polymer der Polymer-Matrix ein Silikon oder ein Harz, bevorzugt ein Epoxid-Harz, Acryl-Harz, Silikon-Harz, besonders bevorzugt Silikoftal® oder ein Silikon-Polyester-Harz ist und/oder das Keramik-Pulver ein Al2O3-Pulver, ein AlN-Pulver und/oder ein BN(Bornitrid)-Pulver ist.When using a ceramic powder-filled polymer matrix as the third layer can be provided, the polymer of the polymer matrix, a silicone or a resin, preferably an epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, more preferably Silikoftal ® or is a silicone-polyester resin and / or the ceramic powder is an Al 2 O 3 powder, an AlN powder and / or a BN (boron nitride) powder.

Diese Materialien lassen sich besonders gut verwenden, um eine stabile und elektrisch gut isolierende dritte Schicht auszubilden. Die genannten Polymere lassen sich besonders einfach verarbeiten, sind kostengünstig und leicht verfügbar.These materials can be used particularly well to form a stable and electrically well insulating third layer. The polymers mentioned are particularly easy to process, are inexpensive and readily available.

Bei der Verwendung einer mit Keramik-Pulver gefüllten Polymer-Matrix als dritter Schicht kann ferner vorgesehen sein, dass in der Polymer-Matrix eine Mehrzahl von Spacern vorgesehen sind, so dass die dritte Schicht eine definierte und gleichmäßige Dicke hat, die durch die Dicke der Spacer vorgegeben ist, wobei die Spacer insbesondere Kugelförmig sind und vorzugsweise aus Glas, SiO2-Glas, Al2O3, AlN, BN und/oder SiN bestehen.When using a ceramic matrix filled with ceramic powder as the third layer may further be provided that in the polymer matrix, a plurality of spacers are provided, so that the third layer has a defined and uniform thickness, which is determined by the thickness of the Spacer is given, wherein the spacers are in particular spherical and preferably made of glass, SiO 2 glass, Al 2 O 3 , AlN, BN and / or SiN.

Durch die Verwendung von Spacern, die vorzugsweise als Keramik- und/oder Glaskugeln ausgebildet sind, kann eine gleichmäßige Dicke der dritten Schicht auch bei schwierigen Herstellungsbedingungen sichergestellt werden. So wirkt sich beispielsweise ein ungleichmäßiger Druck auf die zweite Schicht, der bei einer Massenfertigung leicht entstehen kann, nicht derart aus, dass die dritte Schicht zu ungleichmäßig dick wird. Dazu muss eine ausreichende Anzahl von Spacern in der Polymer-Matrix vorgesehen sein. Eine ausreichende Anzahl können beispielsweise drei bis einhundert Spacer, vorzugsweise drei bis acht Spacer pro Substrat sein. Wenn die Spacer vor dem Auftragen der dritten Schicht in das Rohmaterial (Polymer, eventuell auch bereits mit dem Keramik-Pulver gemischt) eingemischt sind, sollte die Dichte so gewählt werden, dass statistisch zumindest drei Spacer in jeder dritten Schicht enthalten sind.By using spacers, which are preferably formed as ceramic and / or glass beads, a uniform thickness of the third layer can be ensured even in difficult production conditions. For example, uneven pressure on the second layer, which can easily occur in mass production, does not affect the third layer to become unevenly thick. For this purpose, a sufficient number of spacers must be provided in the polymer matrix. A sufficient number may for example be three to one hundred spacers, preferably three to eight spacers per substrate. If the spacers are mixed into the raw material (polymer, possibly also already mixed with the ceramic powder) prior to the application of the third layer, the density should be selected such that statistically at least three spacers are contained in every third layer.

Bei allen aufgeführten erfindungsgemäßen Substraten mit Dünnschicht oder Glaskeramik als dritter Schicht kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die zweite Schicht metallisch ist oder einen Metallkern umfasst.In the case of all listed substrates according to the invention having a thin layer or glass ceramic as the third layer, it can be provided according to the invention that the second layer is metallic or comprises a metal core.

Metalle haben eine besonders gute Wärmeleitung, daher ist die Verwendung eines Metalls besonders bevorzugt. Hierbei sind Aluminium (Al) oder Kupfer (Cu) oder Aluminium- oder Kupferlegierungen als Metall für die zweite Schicht aufgrund ihrer besonders hohen Wärmeleitfähigkeit besonders bevorzugt.Metals have a particularly good heat conduction, therefore, the use of a metal is particularly preferred. In this case, aluminum (Al) or copper (Cu) or aluminum or copper alloys are particularly preferred as metal for the second layer due to their particularly high thermal conductivity.

Es kann bei allen erfindungsgemäßen Substraten ferner vorgesehen sein, dass die dritte Schicht und die zweite Schicht in einer Vertiefung der ersten Schicht angeordnet sind und die dritte Schicht die erste Schicht und die zweite Schicht die dritte Schicht in der Vertiefung zumindest bereichsweise bedeckt. In the case of all substrates according to the invention, it may further be provided that the third layer and the second layer are arranged in a depression of the first layer and the third layer covers the first layer and the second layer at least partially covers the third layer in the depression.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Dicke der dritten Schicht und zweiten Schicht zusammen der Tiefe der Vertiefung entspricht, so dass die Oberfläche der zweiten Schicht in einer, insbesondere planen Ebene mit der ersten Schicht außerhalb der Vertiefung liegt.It can be provided that the thickness of the third layer and the second layer together corresponds to the depth of the depression, so that the surface of the second layer lies in a, in particular planar plane with the first layer outside the depression.

Durch die Vertiefung sind die zweite und insbesondere die dritte Schicht geschützt. Ein planer Aufbau des Substrats auf der Unterseite führt zudem zu einer leichten Einbaubarkeit des erfindungsgemäßen Substrats beziehungsweise des erfindungsgemäßen Substrats mit eingebautem Element (des hergestellten Bauteils). Hierdurch wird eine Massenfertigung von Schaltungen mit solchen Substraten oder Bauteilen deutlich vereinfacht.The recess protects the second and especially the third layer. A planar construction of the substrate on the bottom also leads to an easy installation of the substrate according to the invention or the substrate according to the invention with built-in element (of the manufactured component). As a result, a mass production of circuits with such substrates or components is greatly simplified.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung stellt Substrate zur Verfügung, bei der die zweite Schicht durch PVD, Sputtern, Laminieren, Aufkleben, Auflöten, Niedertemperatur-Silbersintern oder ein Druckverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren, mit der dritten Schicht verbunden ist.A further embodiment of the invention provides substrates in which the second layer is bonded to the third layer by PVD, sputtering, lamination, gluing, soldering, low-temperature silver sintering or a printing process, in particular a screen printing process.

Die durch diese Verfahren hergestellten zweiten Schichten erfüllen unterschiedliche Anforderungen bezüglich der Verwendung in der Massenfertigung, der mechanischen Stabilität des Substrats und der Wärmeleitfähigkeit des Substrats, das heißt die mit dem Substrat erzielbare Kühlleistung für ein auf das Substrat aufgebrachtes Element.The second layers produced by these methods meet different requirements for use in mass production, the mechanical stability of the substrate and the thermal conductivity of the substrate, that is, the achievable with the substrate cooling performance for an applied to the substrate element.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die dritte Schicht die erste Schicht nur bereichsweise abdeckt und/oder die zweite Schicht die dritte Schicht nur bereichsweise abdeckt.It can also be provided that the third layer only partially covers the first layer and / or the second layer only partially covers the third layer.

Durch diesen Aufbau kann sichergestellt werden, dass keine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten und zweiten Schicht entsteht. Der elektrisch neutrale Bereich, der durch die dritte Schicht geschaffen wird, ist notwendig um die elektronische Verschaltung des Bauelements nicht zu verhindern oder zu verschlechtern.This construction can ensure that no electrically conductive connection between the first and second layer is formed. The electrically neutral region created by the third layer is necessary to prevent or degrade the electronic circuitry of the device.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Schicht in zwei voneinander elektrisch isolierte Bereiche unterteilt ist, so dass das Element mit den beiden Bereichen kontaktierbar ist.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it may be provided that the first layer is subdivided into two regions which are electrically insulated from one another, so that the element can be contacted with the two regions.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Bereiche der ersten Schicht durch eine Aussparung in der ersten Schicht voneinander elektrisch isoliert sind.It can be provided that the regions of the first layer are electrically insulated from each other by a recess in the first layer.

Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass eine elektrische Spannung am Element über die Bereiche anlegbar ist.Furthermore, it can be provided that an electrical voltage can be applied to the element over the regions.

Durch diese Aufbauten wird erreicht, dass die Spannungsversorgung für das elektronische Element vollständig über ein erfindungsgemäßes Substrat erfolgen kann.Through these structures, it is achieved that the power supply for the electronic element can be completely carried out via a substrate according to the invention.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die dritte Schicht eine Wärmeleitfähigkeit von über 5 W/m K, bevorzugt von über 30 W/m K, besonders bevorzugt von über 100 W/m K hat.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it can also be provided that the third layer has a thermal conductivity of more than 5 W / m K, preferably more than 30 W / m K, more preferably more than 100 W / m K.

Solche hohen Wärmeleitfähigkeiten ermöglichen eine starke Kühlleistung der in das erfindungsgemäße Substrat eingesetzten Elemente und damit eine hohe mögliche Leistungsaufnahme der Elemente.Such high thermal conductivities enable a strong cooling performance of the elements used in the substrate according to the invention and thus a high possible power consumption of the elements.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die dritte Schicht homogen ist, insbesondere aus nur einem massiven Material besteht.It can also be provided that the third layer is homogeneous, in particular consists of only one solid material.

Die Homogenität vereinfacht die Herstellbarkeit der dritten Schicht und führt zu einer Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des Übergangs in die zweite Schicht zur Kühlung des Elements.The homogeneity simplifies the manufacturability of the third layer and leads to an improvement in the thermal conductivity of the transition into the second layer for cooling the element.

Die Handhabbarkeit des Substrats wird verbessert, wenn vorgesehen ist, dass auf der ersten Schicht eine Trägerfolie, insbesondere eine Kunststofffolie angeordnet ist.The handling of the substrate is improved if it is provided that a carrier film, in particular a plastic film, is arranged on the first layer.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Trägerfolie auf der, der dritten Schicht gegenüber liegenden Seite angeordnet ist.It can be provided that the carrier film is arranged on the, the third layer opposite side.

Auch kann dabei vorgesehen sein, dass die Trägerfolie Öffnungen für jedes Element umfasst.It can also be provided that the carrier film comprises openings for each element.

Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die Trägerfolie für jedes Element eine oder zwei zusätzliche Öffnungen umfasst.It can also be provided that the carrier film comprises one or two additional openings for each element.

Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass die zusätzlichen Öffnungen in einem anderen Bereich der ersten Schicht als dem Bereich der Öffnung für das Element angeordnet sind. Dies kann bei einer bereichsweise geteilten ersten Schicht realisiert werden.Furthermore, it can be provided that the additional openings are arranged in a different area of the first layer than the area of the opening for the element. This can be realized in a partially divided first layer.

Die Trägerfolie erleichtert den Aufbau und damit die Herstellung des Substrats, sorgt für eine zusätzliche Stabilisierung und einen Schutz des Substrats. Die Öffnungen markieren auch die Positionen, an denen Elemente eingesetzt werden können und an denen Bonddrähte angebracht werden können und erleichtern somit die Verwendbarkeit eines erfindungsgemäßen Substrats.The carrier film facilitates the construction and thus the production of the substrate, provides additional stabilization and protection of the substrate Substrate. The openings also mark the positions where elements can be inserted and to which bonding wires can be applied and thus facilitate the usability of a substrate according to the invention.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein elektronisches Bauelement, insbesondere Halbleiterbauelement, umfassend zumindest ein Halbleiterelement und ein erfindungsgemäßes Substrat, wobei das Halbleiterelement auf einer ersten Seite flächig mit der ersten Schicht elektrisch leitend verbunden ist, vorzugsweise über ein Lot, einen leitfähigen Kleber oder eine Silbersinterverbindung.The object of the invention is also achieved by an electronic component, in particular semiconductor component comprising at least one semiconductor element and a substrate according to the invention, wherein the semiconductor element is electrically conductively connected on a first side with the first layer, preferably via a solder, a conductive adhesive or a silver sintered compound.

Halbleiterelemente, insbesondere Leistungshalbleiterelemente sind zusammen mit erfindungsgemäßen Substraten besonders gut einsetzbar. Durch die flächige Kontaktierung wird die Überleitung der Wärme aus dem Element in die erste Schicht und dann in die dritte und zweite Schicht begünstigt.Semiconductor elements, in particular power semiconductor elements, can be used particularly well together with substrates according to the invention. The surface contact facilitates the transfer of heat from the element into the first layer and then into the third and second layer.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Halbleiterelement auf einer zweiten Seite über einen Bonddraht mit der ersten Schicht kontaktiert ist, so dass eine elektrische Spannung zwischen der ersten und zweiten Seite des Halbleiterelements anlegbar ist, wobei die erste Schicht in zumindest zwei Bereiche unterteilt ist und die beiden Seiten des Halbleiterelements mit unterschiedlichen Bereichen der ersten Schicht verbunden sind.It can be provided that the at least one semiconductor element is contacted on a second side via a bonding wire with the first layer, so that an electrical voltage between the first and second sides of the semiconductor element can be applied, wherein the first layer is divided into at least two areas and the two sides of the semiconductor element are connected to different regions of the first layer.

Das elektronische Bauelement und das Halbleiterelement des Bauelements sind dann besonders einfach durch das Substrat kontaktierbar.The electronic component and the semiconductor element of the component are then particularly easy contacted by the substrate.

Erfindungsgemäße elektronische Bauelemente können sich dadurch auszeichnen, dass das zumindest eine Halbleiterelement ein Chip oder eine LED ist.Electronic components according to the invention can be distinguished by the fact that the at least one semiconductor element is a chip or an LED.

Chips und LEDs setzen häufig viel elektrische Leistung um und sind deshalb als Halbleiterelemente für erfindungsgemäße elektronische Bauelemente besonders gut geeignet. Zudem ist die Stabilität erfindungsgemäßer dritter Schichten gegenüber blauem oder ultraviolettem Licht besonders bei der Verwendung von LEDs, insbesondere weißer LEDs als Halbleiterelemente geeignet.Chips and LEDs often convert a lot of electrical power and are therefore particularly well suited as semiconductor elements for electronic components according to the invention. In addition, the stability of inventive third layers to blue or ultraviolet light is particularly suitable when using LEDs, in particular white LEDs as semiconductor elements.

Ferner kann vorgesehen sein, dass an der zweiten Schicht ein Kühlkörper angeordnet ist, vorzugsweise ein metallischer Kühlkörper, besonders bevorzugt ein Aluminium-Substrat.Furthermore, it can be provided that a heat sink is arranged on the second layer, preferably a metallic heat sink, particularly preferably an aluminum substrate.

Die Verwendung von metallischen Kühlkörpern ist gerade der Zweck erfindungsgemäßer Substrate, daher ist die Verbindung mit einem solchen Kühlkörper ein besonders bevorzugter Gegenstand der Erfindung.The use of metallic heat sinks is precisely the purpose of substrates according to the invention, therefore, the connection with such a heat sink is a particularly preferred subject of the invention.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Schicht mit einer Metallisierung einer Leiterplatte auf einem Dielektrikum verbunden ist und vorzugsweise die zweite Schicht in einer Ausnehmung des Dielektrikums mit einem darunter angeordneten metallischen Substrat verbunden ist.According to a further embodiment of the invention it can be provided that the first layer is connected to a metallization of a printed circuit board on a dielectric and preferably the second layer is connected in a recess of the dielectric with an underlying metallic substrate.

Dies entspricht der gewollten und besonders geeigneten Einbausituation für ein erfindungsgemäßes Substrat und ist daher hier besonders bevorzugt mit der Erfindung beansprucht.This corresponds to the desired and particularly suitable installation situation for a substrate according to the invention and is therefore claimed here particularly preferably with the invention.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Substrats, wobei auf eine erste elektrisch leitfähige Schicht eine dritte elektrisch isolierende Schicht durch Sputtern, Aufdampfen, physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD), Laminieren, Aufkleben, Auflöten oder ein Druckverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren, aufgebracht wird und dass auf die dritte Schicht eine zweite wärmeleitende Schicht durch PVD, Sputtern, Laminieren, Aufkleben, Auflöten, Niedertemperatur-Silbersintern oder ein Druckverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren, derart aufgebracht wird, dass die zweite Schicht mit der ersten Schicht keinen elektrischen Kontakt hat.The object of the invention is also achieved by a method for producing a substrate according to the invention, wherein on a first electrically conductive layer a third electrically insulating layer by sputtering, vapor deposition, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), laminating, gluing, soldering or a printing method, in particular a screen printing method, is applied and that a second heat-conducting layer by PVD, sputtering, lamination, gluing, soldering, low-temperature silver sintering or a printing method, in particular a screen printing method, is applied to the third layer such that the second layer with the first layer has no electrical contact.

Dabei kann vorgesehen sein, dass in der ersten Schicht zumindest eine Vertiefung erzeugt wird, vorzugsweise durch Prägen, Profilwalzen oder Fräsen, wobei die dritte Schicht im Bereich der Vertiefung auf die erste Schicht aufgetragen wird.It can be provided that at least one recess is produced in the first layer, preferably by embossing, profile rolling or milling, wherein the third layer is applied to the first layer in the region of the depression.

Diese Verfahren liefern zur Lösung der Aufgabe geeignete Substrate. Besonders einfach ist ein Prägen der ersten Schicht maschinell umsetzbar.These methods provide suitable substrates to solve the problem. Particularly easy embossing of the first layer is mechanically feasible.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass es durch die Verwendung einer Dünnschicht oder einer Glaskeramik als isolierende Schicht gelingt, eine homogene elektrisch isolierende Trennschicht bereitzustellen, die eine gleichmäßige Wärmeleitung in die zweite Schicht erlaubt und damit eine gleichmäßige und effiziente Kühlung des elektronischen Elements ermöglicht. Bei der Verwendung eines Verbundwerkstoffs, wie der im Stand der Technik vorgeschlagene, findet bei der Wärmeleitung eine Streuung der Gitterschwingungen (Phononen) an den Grenzflächen der verschiedenen Materialien des Verbunds statt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Dünnschichten oder Glaskeramik wird eine homogene dritte Schicht bereitgestellt, durch die sich die Gitterschwingungen beziehungsweise die Phononen ohne Streuung an Grenzflächen innerhalb des elektrischen Isolators ausbreiten können. Dadurch ist der Wärmewiderstand des Isolators reduziert. Die Reduzierung des Wärmewiderstands führt zu einer stärkeren Kühlung des in das Substrat eingebauten elektronischen Elements. Dadurch können Elemente mit einer größeren elektrischen Leistung auf kleinerem Raum verbaut werden.The invention is based on the surprising finding that it is possible by the use of a thin film or a glass ceramic as an insulating layer to provide a homogeneous electrically insulating separation layer, which allows a uniform heat conduction into the second layer and thus allows a uniform and efficient cooling of the electronic element , When using a composite material such as that proposed in the prior art, thermal conduction causes scattering of the lattice vibrations (phonons) at the interfaces of the various materials of the composite. The use of thin layers or glass ceramics according to the invention provides a homogeneous third layer, through which the lattice vibrations or the phonons can propagate without scattering at interfaces within the electrical insulator. As a result, the thermal resistance of the insulator is reduced. The reduction of the Thermal resistance leads to greater cooling of the built-in substrate electronic element. As a result, elements with a larger electrical power can be installed in a smaller space.

Ferner liegt der Erfindung die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass bei der Verwendung einer Polymermatrix mit keramischem Pulver als dritte Schicht eine niedrigere Temperatur beim Aufbau der dritten Schicht gewählt werden kann, als bei der Herstellung einer keramischen Matrix aus einem präkeramischen Material. Dadurch kann die Herstellung des Substrats bei niedrigeren Temperaturen erfolgen, was Vorteile hinsichtlich der Vorrichtungen zum maschinellen Herstellen des Substrats bringt. Insbesondere wird die Herstellungsgeschwindigkeit in der Massenproduktion deutlich erhöht. Das Substrat ist einem geringeren thermischen Stress ausgesetzt, wodurch die dritte Schicht dünner aufgebaut werden kann und die Haltbarkeit des Substrats verbessert beziehungsweise der Ausschuss bei der Herstellung verringert wird.Furthermore, the invention is based on the surprising finding that, when using a polymer matrix with ceramic powder as the third layer, a lower temperature can be selected in the construction of the third layer than in the production of a ceramic matrix from a preceramic material. As a result, the production of the substrate can be carried out at lower temperatures, which brings advantages with respect to the devices for machining the substrate. In particular, the production rate in mass production is significantly increased. The substrate is exposed to a lower thermal stress, whereby the third layer can be thinner and the durability of the substrate is improved or the rejects during production is reduced.

Je dünner eine solche erfindungsgemäße dritte Schicht ist, desto geringer ist ihr Wärmewiderstand und eine desto stärkere Kühlleistung kann durch eine solche dritte Schicht erfolgen. Eine Dünnschichttechnik setzt die Verwendung eines homogenen Materials voraus, da der Aufbau einer Matrix ein gewisses Volumen und damit eine Mindestdicke von zumindest über 10 μm, meist deutlich über 10 μm voraussetzt. Daher war die Verwendung einer Dünnschicht überraschend. Da der Wärmewiderstand einer solchen Schicht auch durch deren Dicke bestimmt wird, führt auch die Verringerung der Schichtdicke an sich schon zu einer erfindungsgemäßen Verbesserung des Stands der Technik.The thinner such a third layer according to the invention, the lower its thermal resistance and the greater the cooling power can be achieved by such a third layer. A thin-film technique requires the use of a homogeneous material, since the structure of a matrix requires a certain volume and thus a minimum thickness of at least 10 μm, usually well above 10 μm. Therefore, the use of a thin film was surprising. Since the thermal resistance of such a layer is also determined by its thickness, the reduction of the layer thickness per se already leads to an improvement of the prior art according to the invention.

Die Homogenität der Glaskeramikschicht ist dann besonders hoch, wenn die Glaskeramik beim Einbrennen auf die erste Schicht angeschmolzen oder leicht aufgeschmolzen wird. Durch den Schmelzvorgang wird eine gleichmäßige ebene Schichtdicke erzielt und damit eine gleichmäßige Wärmeabfuhr aus dem Element. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil einer Glaskeramikschicht und auch bestimmter Dünnschichten, beispielsweise aus AlN, ist in deren Lichtbeständigkeit zu sehen. Verschiedene Materialien, wie beispielsweise die organischen Materialien, wie sie im Stand der Technik Anwendung finden, sind dagegen nicht stabil gegen Licht im sichtbaren blauen Spektrum und im ultravioletten Bereich (UV). Dies schränkt die Verwendung bei Tageslicht ein und macht den Einsatz des Substrats bei dem Einsatz von LEDs als Elemente, insbesondere bei weißen LEDs unmöglich oder führt zumindest dazu, dass der Einsatz solcher Substrate erhebliche Nachteile mit sich zieht. Das blaue und das UV Licht führen nämlich zu einer Versprödung oder auch Verfärbung der dritten Schicht. Dabei kann es zu einer Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit der dritten Schicht und der Übergänge in die dritte und zweite Schicht kommen und damit zu einer Verschlechterung der Kühlleistung für das Element, insbesondere für eine LED kommen. Die erfindungsgemäßen Substrate sind also besonders für die Verwendung mit LEDs als Elemente besonders geeignet.The homogeneity of the glass ceramic layer is particularly high when the glass ceramic is melted or slightly melted during the firing on the first layer. By the melting process a uniform flat layer thickness is achieved and thus a uniform heat dissipation from the element. A further advantage of a glass-ceramic layer according to the invention and also of certain thin layers, for example of AlN, can be seen in its light stability. By contrast, various materials, such as the organic materials used in the prior art, are not stable to light in the visible blue spectrum and in the ultraviolet (UV) range. This limits the use in daylight and makes the use of the substrate in the use of LEDs as elements, in particular white LEDs impossible or at least leads to the fact that the use of such substrates draws considerable disadvantages. The blue and the UV light lead to embrittlement or discoloration of the third layer. This can lead to a deterioration of the thermal conductivity of the third layer and the transitions into the third and second layer and thus lead to a deterioration of the cooling capacity for the element, in particular for an LED. The substrates according to the invention are thus particularly suitable for use with LEDs as elements.

Durch die verbesserte Möglichkeit zur Kühlung der elektronischen Elemente beziehungsweise zur Wärmeabfuhr aus den Elementen kann eine höhere Packungsdichte der Elemente realisiert werden. Für das Beispiel eines LED-Strahlers kann dann eine höhere LED-Packungsdichte hergestellt werden.Due to the improved possibility for cooling the electronic elements or for heat removal from the elements, a higher packing density of the elements can be realized. For the example of an LED spotlight then a higher LED packing density can be produced.

Insbesondere die Glaskeramikschicht bewirkt aber auch einen Korrosionsschutz für die Oberflächen der ersten und/oder zweiten Schicht. Dies gilt vor allem dann, wenn die dritte Schicht kurz angeschmolzen oder leicht aufgeschmolzen wird, da sich dann eine besonders dichte Verbindung ohne Einschlüsse erzeugen lässt.In particular, however, the glass-ceramic layer also causes a corrosion protection for the surfaces of the first and / or second layer. This is especially true when the third layer is briefly melted or slightly melted, as then can create a particularly dense connection without inclusions.

Ein weiterer Vorteil erfindungsgemäßer Substrate sind die niedrigen Materialkosten, da durch die geringe Menge an teuren Materialien wie AlN die Kosten reduziert werden können. Die erzeugten Module/Bauelemente können aus einem hergestellten Trägerband leichter vereinzelt werden. Die Lebensdauer der herstellten Bauelemente ist durch einen besseren Abgleich der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Schichten verbessert.Another advantage of substrates according to the invention is the low material costs, as the costs can be reduced by the small amount of expensive materials such as AlN. The modules / components produced can be separated more easily from a manufactured carrier tape. The lifetime of the manufactured components is improved by a better balance of the thermal expansion coefficients of the layers.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von sechs schematisch dargestellten Figuren erläutert, ohne jedoch dabei die Erfindung zu beschränken. Dabei zeigt:Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to six schematically illustrated figures, without, however, limiting the invention. Showing:

1: eine schematische Querschnittansicht eines ersten erfindungsgemäßen Bauelements mit einem ersten erfindungsgemäßen Substrat; 1 a schematic cross-sectional view of a first device according to the invention with a first substrate according to the invention;

2: eine schematische Querschnittansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Bauelements mit einem zweiten erfindungsgemäßen Substrat; 2 a schematic cross-sectional view of a second device according to the invention with a second inventive substrate;

3: eine schematische Querschnittansicht eines dritten erfindungsgemäßen Bauelements mit einem dritten erfindungsgemäßen Substrat; 3 a schematic cross-sectional view of a third device according to the invention with a third inventive substrate;

4: eine schematische Querschnittansicht eines vierten erfindungsgemäßen Bauelements mit einem erfindungsgemäßen Substrat, angeschlossen an eine Leiterplatte; 4 a schematic cross-sectional view of a fourth device according to the invention with a substrate according to the invention, connected to a printed circuit board;

5: eine perspektivische maßstabsgetreue Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements auf einem erfindungsgemäßen Substrat; und 5 a perspective true-to-scale view of a device according to the invention on a substrate according to the invention; and

6: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements auf einem anderen erfindungsgemäßen Substrat. 6 a perspective view of a device according to the invention on another substrate according to the invention.

1 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen elektronischen Bauelements 1 mit einem erfindungsgemäßen Substrat. Das Substrat umfasst eine erste Schicht 2 aus einer Basismetallfolie, eine zweite Schicht 3, die eine Metallisierung ist und eine zwischen der ersten Schicht 2 und der zweiten Schicht 3 angeordnete dritte Schicht 4 aus einem Dielektrikum. In der ersten Schicht 2 ist eine Aussparung 5 zur elektrischen Trennung zweier Bereiche der ersten Schicht 2 vorgesehen. Das Substrat umfasst schließlich auch eine Trägerfolie 6 aus Kunststoff. 1 shows a schematic cross-sectional view of an electronic component according to the invention 1 with a substrate according to the invention. The substrate comprises a first layer 2 from a base metal foil, a second layer 3 which is a metallization and one between the first layer 2 and the second layer 3 arranged third layer 4 from a dielectric. In the first shift 2 is a recess 5 for electrically separating two regions of the first layer 2 intended. Finally, the substrate also comprises a carrier foil 6 made of plastic.

In der Trägerfolie 6 ist eine erste Ausnehmung 7 vorgesehen, in der ein Halbleiterelement 8 mit einem Lot 9, einem leitfähigen Kleber 9 oder einer eine Silbersinterverbindung 9 mit einem ersten Bereich der ersten Schicht 2 des Substrats kontaktiert ist. Eine zweite Ausnehmung 7, die über einem anderen, vom ersten Bereich der ersten Schicht 2 elektrisch getrennten zweiten Bereich der ersten Schicht 2 angeordnet ist, dient dazu, eine obere Kontaktzone des Halbleiterelements 8 mit Hilfe eines Bonddrahts 10 mit diesem zweiten Bereich der ersten Schicht 2 zu kontaktieren.In the carrier film 6 is a first recess 7 provided in which a semiconductor element 8th with a lot 9 , a conductive adhesive 9 or one of a silver sintered compound 9 with a first region of the first layer 2 the substrate is contacted. A second recess 7 that over another, from the first area of the first layer 2 electrically separated second region of the first layer 2 is arranged, serves to an upper contact zone of the semiconductor element 8th with the help of a bond wire 10 with this second area of the first layer 2 to contact.

Über die beiden Bereiche der ersten Schicht 2, die elektrisch durch die Ausnehmung 5 voneinander getrennt sind, kann das Halbleiterelement 8 durch Anlegen einer Spannung mit Strom versorgt werden. Die dabei im Halbleiterelement 8 verbrauchte elektrische Leistung wird zu einem großen Teil in Wärmeenergie umgewandelt. Damit die Leistungsfähigkeit des Halbleiterelements 8 erhalten bleibt und das Halbleiterelement 8 nicht zerstört wird beziehungsweise unter gleichmäßigen Bedingungen arbeiten kann, ist es notwendig, die Wärme aus dem Halbleiterelement 8 abzuführen.Over the two areas of the first layer 2 electrically through the recess 5 are separated from each other, the semiconductor element 8th be powered by applying a voltage. The case in the semiconductor element 8th consumed electrical power is converted to a large extent in heat energy. Thus, the performance of the semiconductor element 8th is preserved and the semiconductor element 8th is not destroyed or can work under uniform conditions, it is necessary to heat from the semiconductor element 8th dissipate.

Durch die von dem ersten Bereich der ersten Schicht 2 durch das Dielektrikum der dritten Schicht 4 getrennte zweite Schicht 3, steht ein metallischer, also gut wärmeleitender elektrisch neutraler Bereich zur Verfügung, über den das Bauelement 1 beziehungsweise das Halbleiterelement 8 kühlbar ist. Die dünne dielektrische Schicht 4 verursacht dabei nur einen geringen Wärmewiederstand beim Übergang von der ersten metallischen Schicht 2 auf die zweite metallische Schicht 3.Through from the first area of the first layer 2 through the dielectric of the third layer 4 separate second layer 3 , is a metallic, so good thermal conductivity electrically neutral area available over which the device 1 or the semiconductor element 8th is coolable. The thin dielectric layer 4 causes only a small heat resistance in the transition from the first metallic layer 2 on the second metallic layer 3 ,

2 zeigt eine schematische Ansicht eines zweiten erfindungsgemäßen elektronischen Bauelements 11 mit einem im Vergleich zu dem in 1 gezeigten nur leicht modifizierten Aufbau. Die Modifikation betrifft das erfindungsgemäße Substrat, genauer die erste Schicht 2 des Substrats. In dieser ersten Schicht 2, die beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung besteht, ist eine Vertiefung 12 vorgesehen, die die zweite Schicht 3, die beispielsweise aus einer Glaskeramik besteht, und die dritte Schicht 4, die beispielsweise aus Aluminium besteht, aufnimmt. Die Vertiefung 12 wird durch Prägen, Profilwalzen und/oder Fräsen in der ersten Schicht 2 erzeugt. Die erste Schicht ist mit einer Trägerfolie 6 aus Kunststoff laminiert. Anschließend wird die dritte Schicht 4 durch Aufkleben und dann die zweite Schicht 3 durch Auflöten aufgebracht. Danach oder zuvor wird die Ausnehmung 5 in der ersten Schicht 2 erzeugt und so zwei voneinander elektrisch isolierte Bereiche der ersten Schicht 2 gebildet. 2 shows a schematic view of a second electronic component according to the invention 11 with one compared to the one in 1 shown only slightly modified construction. The modification relates to the substrate according to the invention, more precisely the first layer 2 of the substrate. In this first shift 2 , which consists for example of an aluminum alloy, is a depression 12 provided the second layer 3 , which consists for example of a glass ceramic, and the third layer 4 , which consists for example of aluminum, absorbs. The depression 12 is made by embossing, roll forming and / or milling in the first layer 2 generated. The first layer is with a carrier foil 6 made of plastic laminated. Subsequently, the third layer 4 by gluing and then the second layer 3 applied by soldering. Afterwards or before the recess becomes 5 in the first shift 2 generates and thus two mutually electrically isolated areas of the first layer 2 educated.

Die Laminierung der Kunststoff-Trägerfolie 6 mit der ersten Schicht 2, die Erzeugung der Ausnehmungen 7 in der Kunststoff-Trägerfolie 6 und die Herstellung der Vertiefung 12 in der ersten Schicht 2 kann in einem Arbeitsschritt durch eine Stanz-Laminier-Technik erfolgen.The lamination of the plastic carrier film 6 with the first layer 2 , the generation of the recesses 7 in the plastic carrier film 6 and the preparation of the recess 12 in the first shift 2 can be done in one step by a punch-laminating technique.

Das so hergestellte Substrat kann in einem weiteren Schritt erhitzt werden, um eine gleichmäßige Verbindung der Glaskeramik 4 mit den Metallschichten 2, 3 zu erzeugen. Wenn die Temperatur dafür zu hoch für die Kunststoff-Trägerfolie 6 ist, ist es zweckmäßig, diese erst nach dieser Temperaturbehandlung auf der ersten Metallschicht 2 aufzutragen.The substrate thus prepared may be heated in a further step to achieve uniform bonding of the glass-ceramic 4 with the metal layers 2 . 3 to create. If the temperature is too high for the plastic carrier film 6 is, it is expedient, this only after this temperature treatment on the first metal layer 2 apply.

In das fertige Substrat kann anschließend ein Halbleiterelement 8, wie beispielsweise eine LED, in eine der Ausnehmungen 7 in der Kunststoff-Trägerfolie 6 mit einem Lot 9 eingelötet werden. Damit ist die Unterseite des Halbleiterelements 8 mit dem ersten Bereich der ersten Metall-Schicht 2 kontaktiert. Die Oberseite des Halbleiterelements 8 wird über einen Bonddraht 10 mit dem zweiten Bereich der ersten Metall-Schicht 2 kontaktiert.In the finished substrate may then be a semiconductor element 8th , such as an LED, in one of the recesses 7 in the plastic carrier film 6 with a lot 9 be soldered. This is the bottom of the semiconductor element 8th with the first region of the first metal layer 2 contacted. The top of the semiconductor element 8th is via a bonding wire 10 with the second region of the first metal layer 2 contacted.

Durch die Vertiefung 12 hat das Substrat beziehungsweise das Bauelement 11 eine Unterseite, die auf einer Höhe beziehungsweise in einer Ebene liegt. Dadurch kann das Substrat auch mit dem Halbleiterelement 8 leicht auf flachen Platinen oder Leiterplatten aufgebracht werden. Die beiden Bereiche der ersten Schicht 2 bilden dabei die Elektroden des elektronischen Bauelements 11. Die zweite Schicht 3 bildet einen elektrisch neutralen Bereich, der direkt unterhalb des Halbleiterelements 8 angeordnet ist und über den die Wärme aus dem Halbleiterelement 8 abgeführt werden kann.Through the depression 12 has the substrate or the component 11 a bottom that lies at a height or in a plane. As a result, the substrate can also be connected to the semiconductor element 8th easily applied to flat boards or printed circuit boards. The two areas of the first layer 2 form the electrodes of the electronic component 11 , The second layer 3 forms an electrically neutral region directly below the semiconductor element 8th is arranged and over which the heat from the semiconductor element 8th can be dissipated.

3 zeigt eine schematische Ansicht eines dritten erfindungsgemäßen elektronischen Bauelements 21 mit einem im Vergleich zu 2 veränderten Aufbau. Eine erste Schicht 2 ist hier durch Aussparungen 5 in drei Bereiche geteilt, die voneinander elektrisch isoliert sind. 3 shows a schematic view of a third electronic component according to the invention 21 with one compared to 2 changed construction. A first shift 2 is here through recesses 5 divided into three areas that are electrically isolated from each other.

Die beiden äußeren Bereiche der ersten Schicht 2 könnten auch elektronisch miteinander verbunden sein. Dazu wäre eine einzelne Aussparung 5 geeignet, wenn sie in der dritten Dimension (in der Bildtiefe der 3) entsprechend geformt ist. The two outer areas of the first layer 2 could also be connected electronically. This would be a single recess 5 suitable if in the third dimension (in the image depth of the 3 ) is shaped accordingly.

Der mittlere Bereich der ersten Schicht 2 ist dünner als die beiden äußeren Bereiche. In dem mittleren Bereich der ersten Schicht 2 sind auf deren Unterseite die dritte Schicht 4 und darunter die zweite Schicht 3 angeordnet. Die Dicke der zweiten und dritten Schicht 3, 4 zusammen mit der ersten Schicht 2 im mittleren Bereich ist genauso groß wie die Dicke der ersten Schicht 2 in den äußeren Bereichen.The middle area of the first layer 2 is thinner than the two outer areas. In the middle area of the first layer 2 are on the bottom of the third layer 4 and below that the second layer 3 arranged. The thickness of the second and third layers 3 . 4 along with the first layer 2 in the middle area is the same size as the thickness of the first layer 2 in the outer areas.

Die dritte Schicht 4 kann vorliegend beispielsweise eine Polymer-Matrix wie ein Epoxid-Harz sein, in das ein keramisches Pulver, wie zum Beispiel Aluminiumnitrid (AlN) eingebettet ist. Die Korngröße des keramischen Pulvers kann erfindungsgemäß zwischen 0,1 μm und 10 μm, bevorzugt zwischen 0,5 μm und 5 μm liegen. Die dritte Schicht 4 wird auf die erste Schicht 2 mit einem Druckverfahren aufgetragen.The third layer 4 For example, in the present case, it may be a polymer matrix such as an epoxy resin in which a ceramic powder such as aluminum nitride (AlN) is embedded. The grain size of the ceramic powder according to the invention can be between 0.1 μm and 10 μm, preferably between 0.5 μm and 5 μm. The third layer 4 gets on the first layer 2 applied by a printing process.

Auf der Oberseite der ersten Schicht 2 ist eine Trägerfolie 6 angeordnet, die die Bereiche der ersten Schicht 2 miteinander verbindet und die gesamte Substrat-Struktur zusammen mit der ersten Schicht 2 trägt. In der Trägerfolie 6 sind Aussparungen 7 vorgesehen. In der mittleren Aussparung 7 ist ein elektronisches Element 8, wie beispielsweise ein Halbleitertransistor angeordnet. Das elektronische Element 8 ist an seiner Unterseite auf den mittleren Bereich der ersten Schicht 2 mit einem Lot 9 gelötet. Auf der Oberseite des elektronischen Elements 8 ist dieses mit zwei Bonddrähten 10 mit den beiden äußeren Bereichen der ersten Schicht 2 verbunden. Dazu reichen die Bonddrähte 10 durch die äußeren Aussparungen 7 in der Trägerfolie 6.On the top of the first layer 2 is a carrier foil 6 arranged the areas of the first layer 2 connects together and the entire substrate structure along with the first layer 2 wearing. In the carrier film 6 are recesses 7 intended. In the middle recess 7 is an electronic element 8th , such as a semiconductor transistor. The electronic element 8th is at its bottom on the middle area of the first layer 2 with a lot 9 soldered. On the top of the electronic element 8th this is with two bond wires 10 with the two outer regions of the first layer 2 connected. The bonding wires are sufficient for this purpose 10 through the outer recesses 7 in the carrier film 6 ,

4 zeigt in einer schematischen Querschnittansicht ein erfindungsgemäßes Bauelement, wie nach 1, das auf einer Leiterplatte aufgebaut ist. Das elektronische Bauelement nach 4 ist mit seiner ersten Schicht 2 außen über ein Lot 33 mit Leiterbahnen 34, das heißt mit den Metallisierungen 34 einer Leiterplatte verbunden. Die Metallisierungen 34 sind auf einem Dielektrikum 35 auf der Oberseite der Leiterplatte angeordnet. 4 shows in a schematic cross-sectional view of a device according to the invention, as shown 1 which is built on a circuit board. The electronic component according to 4 is with his first shift 2 outside over a lot 33 with tracks 34 that is with the metallizations 34 connected to a printed circuit board. The metallizations 34 are on a dielectric 35 arranged on the top of the circuit board.

Das Innere der Leiterplatte ist ein metallischer Kühlkörper 36, der beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium besteht. Die Unterseite der Leiterplatte ist ebenfalls durch ein Dielektrikum 35 abgedeckt. Im oberen Dielektrikum 35 ist eine Ausnehmung vorgesehen, durch die die zweite Schicht 3 mit dem Kühlkörper 36 verbunden ist. Dazu sind die zweite Schicht 3 und der Kühlkörper 36 miteinander mit einem Lot 33 verlötet.The inside of the circuit board is a metallic heat sink 36 , which consists for example of copper or aluminum. The underside of the circuit board is also covered by a dielectric 35 covered. In the upper dielectric 35 a recess is provided through which the second layer 3 with the heat sink 36 connected is. These are the second layer 3 and the heat sink 36 with each other with a lot 33 soldered.

Die Pfeile in 4 zeigen den Wärmefluss aus einem elektronischen Element 8 des elektronische Bauelements, beispielsweise aus einer LED mit hoher Leistung, durch einen leitfähigen Kleber 9, durch die ersten Schicht 2, die dritte Schicht 4, die zweite Schicht 3 und das metallische Lot 33 in den Kühlkörper 36, wo die Wärme zu allen Seiten abgeführt wird. Der Kühlkörper 36 ist im Allgemeinen wesentlich dicker ausgeführt, als das Bauelement, beziehungsweise die erste Schicht 2. 4 ist also nicht als maßstabsgetreue Zeichnung anzusehen.The arrows in 4 show the heat flow from an electronic element 8th of the electronic component, for example of a high power LED, by a conductive adhesive 9 , through the first layer 2 , the third layer 4 , the second layer 3 and the metallic solder 33 in the heat sink 36 where the heat is dissipated to all sides. The heat sink 36 is generally made substantially thicker than the component, or the first layer 2 , 4 is therefore not to be regarded as a true to scale drawing.

5 zeigt eine perspektivische maßstabsgetreue Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements 41 auf einem erfindungsgemäßen Substrat. Das Substrat umfasst eine metallische erste Schicht 42, 42' auf deren Unterseite in einer Vertiefung 52 eine zweite metallische Schicht 43 angeordnet ist, die durch eine dielektrische Dünnschicht 44 von der ersten metallischen Schicht 42, 42 elektrisch getrennt ist. Die erste Schicht 42, 42' ist durch eine Aussparung 45 in einen ersten Bereich 42 und einen zweiten Bereich 42' getrennt. Die beiden Bereiche 42, 42' sind elektrisch voneinander isoliert. 5 shows a perspective to scale view of a device according to the invention 41 on a substrate according to the invention. The substrate comprises a metallic first layer 42 . 42 ' on its underside in a recess 52 a second metallic layer 43 is arranged through a dielectric thin film 44 from the first metallic layer 42 . 42 is electrically isolated. The first shift 42 . 42 ' is through a recess 45 in a first area 42 and a second area 42 ' separated. The two areas 42 . 42 ' are electrically isolated from each other.

Auf der Oberseite der ersten Schicht 42, 42' ist eine Trägerfolie 46 aus PET aufgeklebt. Durch eine größere Aussparung in der Trägerfolie 46 reicht eine Verdickung der ersten Schicht 42 im ersten Bereich 42. Über dem zweiten Bereich 42' ist eine weitere Ausnehmung 47 in der Trägerfolie 46 vorgesehen. Auf der Verdickung der ersten Schicht 42, 42' im ersten Bereich 42 ist ein elektronisches Element 48 angeordnet, dass großflächig elektrisch und wärmeleitend mit dem ersten Bereich 42 der ersten Schicht 42, 42' verbunden ist. Auf der Oberseite des elektronischen Elements 48 befindet sich eine Kontaktierung 57, über die das elektronische Element 48 mit elektrischer Energie versorgt werden kann.On the top of the first layer 42 . 42 ' is a carrier foil 46 glued from PET. Through a larger recess in the carrier film 46 a thickening of the first layer is sufficient 42 in the first area 42 , Over the second area 42 ' is another recess 47 in the carrier film 46 intended. On the thickening of the first layer 42 . 42 ' in the first area 42 is an electronic element 48 arranged that large area electrically and thermally conductive with the first area 42 the first layer 42 . 42 ' connected is. On the top of the electronic element 48 there is a contact 57 about which the electronic element 48 can be supplied with electrical energy.

Ein Bonddraht 50 verbindet die Kontaktierung 57 mit dem zweiten Bereich 42' der ersten Schicht 42, 42'. Wenn also eine Spannung zwischen den beiden Bereichen 42, 42' angelegt wird, wird das elektronische Element 48 mit elektrischer Energie versorgt. Das elektronische Element 48 setzt die elektrische Energie um, indem beispielsweise Licht erzeugt wird, wobei auch Wärme entsteht. Damit das elektronische Element 48 zerstörungsfrei und unter gleichmäßigen Bedingungen arbeiten kann, ist es notwendig, die entstehende Wärmeenergie abzuführen. Dazu kann das Bauelement 41 auf einer Leiterplatte (nicht gezeigt) befestigt werden, die neben den beiden metallischen Anschlüssen (Metallisierungen) zur Spannungsversorgung auch einen metallischen Kühlanschluss umfasst, der von den stromführenden Teilen elektrisch isoliert ist. Die stromführenden Leiterbahnen werden mit den beiden Bereichen 42, 42' der ersten metallischen Schicht 42, 42 kontaktiert, während der Kühlanschluss mit der zweiten metallischen Schicht 43 verbunden wird. Letztere Verbindung sollte dabei großflächig und durchgehend sein, um eine gute Wärmeleitung zwischen der zweiten metallischen Schicht 43 und dem Kühlkörper zu erreichen. Eine gute Verbindung kann beispielsweise durch Löten, Verschweißen oder Kaltverschweißen erzielt werden.A bonding wire 50 connects the contact 57 with the second area 42 ' the first layer 42 . 42 ' , So if a tension between the two areas 42 . 42 ' is created, becomes the electronic element 48 supplied with electrical energy. The electronic element 48 converts the electrical energy, for example, by generating light, which also generates heat. So that the electronic element 48 Non-destructive and can work under uniform conditions, it is necessary to dissipate the resulting heat energy. This may be the component 41 be mounted on a printed circuit board (not shown), which in addition to the two metallic terminals (metallizations) for power supply also includes a metallic cooling connection, which is electrically isolated from the current-carrying parts. The live conductor tracks are connected to the two areas 42 . 42 ' the first metallic layer 42 . 42 contacted, while the cooling connection with the second metallic layer 43 is connected. The latter compound should be large and continuous, to good heat conduction between the second metallic layer 43 and to reach the heat sink. A good connection can be achieved for example by soldering, welding or cold welding.

Die Wärme aus dem elektronischen Element 48 fließt dann durch den ersten Bereich 42 der ersten Schicht 42, 42', durch die dielektrische Dünnschicht 44 und die zweite metallische Schicht 43 in den Kühlanschluss der Leiterplatte, wo die Wärme abgeleitet wird.The heat from the electronic element 48 then flows through the first area 42 the first layer 42 . 42 ' , through the dielectric thin film 44 and the second metallic layer 43 into the cooling connection of the circuit board, where the heat is dissipated.

6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements auf einem weiteren erfindungsgemäßen Substrat. Das Substrat umfasst eine geprägte erste Schicht 42 42' aus Aluminium. Auf der Unterseite eines durch die Prägung nach unten vorstehenden Teils der ersten Schicht 42 ist eine dünne, isolierende AlN-Schicht 44 aufgedampft, auf die eine dünne metallische Schicht 43 aufgedampft wurde. Das Aufdampfen kann durch ein PVD-Verfahren wie Aufsputtern oder auch ein CVD-Verfahren erfolgen. In der ersten Schicht 42, 42' sind Ausnehmungen 45 vorgesehen, die die erste Schicht 42, 42' in einen ersten Bereich 42 und einen zweiten Bereich 42' unterteilen, die voneinander elektrisch isoliert sind. Die Ausnehmungen können auch mit einem elektrisch isolierenden Material gefüllt sein, um die Stabilität des Substrats zu erhöhen. 6 shows a perspective view of a device according to the invention on a further inventive substrate. The substrate comprises an embossed first layer 42 42 ' made of aluminium. On the underside of a part of the first layer projecting downwards through the embossing 42 is a thin, insulating AlN layer 44 evaporated on which a thin metallic layer 43 was evaporated. The vapor deposition can be carried out by a PVD process such as sputtering or a CVD process. In the first shift 42 . 42 ' are recesses 45 provided the first layer 42 . 42 ' in a first area 42 and a second area 42 ' subdivide, which are electrically isolated from each other. The recesses may also be filled with an electrically insulating material to increase the stability of the substrate.

Das Substrat umfasst zudem eine Trägerfolie 46, die im Bereich der Ausprägung der ersten Schicht 42 beziehungsweise der zweiten metallischen Dünnschicht 43 eine Ausnehmung aufweist, durch die die Ausprägung mit der AlN-Schicht 44 und der metallischen Dünnschicht 43 hindurch reicht. Das Material der metallischen Dünnschicht 43 kann auf das Material des Kühlkörpers (nicht gezeigt) abgestimmt werden, der zur Kühlung des gezeigten Bauelements eingesetzt wird.The substrate also comprises a carrier foil 46 , which are in the range of the expression of the first layer 42 or the second metallic thin film 43 has a recess through which the expression with the AlN layer 44 and the metallic thin film 43 passes through. The material of the metallic thin film 43 can be matched to the material of the heat sink (not shown), which is used for cooling the device shown.

Auf der Oberseite der ersten Schicht 42, 42' ist in der Vertiefung durch die Ausprägung ein elektronisches Element 48, wie ein Chip oder eine LED aufgelötet. Auf der Oberseite des elektronischen Elements 48 ist eine Kontaktierung 57 vorgesehen, die mit Hilfe eines Banddrahts 50 die Oberseite des elektronischen Elements 48 mit dem zweiten Bereich 42 der ersten Schicht 42, 42' verbindet. Rechts und links des gezeigten Ausschnitts nach 6 setzt sich die Struktur des Substrats fort, so dass dadurch eine Vielzahl von elektronischen Elementen 48 in Reihe geschaltet ist.On the top of the first layer 42 . 42 ' is in the depression by the expression of an electronic element 48 , soldered like a chip or an LED. On the top of the electronic element 48 is a contact 57 provided with the help of a ribbon wire 50 the top of the electronic element 48 with the second area 42 the first layer 42 . 42 ' combines. To the right and left of the section shown 6 the structure of the substrate continues, thereby creating a variety of electronic elements 48 is connected in series.

Die Reihenschaltung der elektronischen Elemente 48 gelingt nur wenn diese effektiv gekühlt werden können, wie es vorliegend durch den elektrisch neutralen Anschluss mit der metallischen Dünnschicht 43 ermöglicht wird.The series connection of the electronic elements 48 only succeeds if they can be effectively cooled, as in the present case by the electrically neutral connection with the metallic thin film 43 is possible.

Die gezeigten ersten Schichten 2, 42, 42' können mit einer Stamped-Circuit-Board Technologie (SCB-Technologie) hergestellt werden. Auf beziehungsweise unter diese wird dann zusätzlich ein Dielektrikum 4, 44 aufgebracht, auf das wiederum eine leitfähige Schicht (Metallisierung) 3, 43 zur Weiterkontaktierung auf einen Kühlkörper 36 beziehungsweise auf eine Metallkernleiterplatte 34, 35, 36 aufgebracht wird.The first layers shown 2 . 42 . 42 ' can be made with a stamped-circuit-board technology (SCB technology). On top of or below these is then additionally a dielectric 4 . 44 applied to the turn a conductive layer (metallization) 3 . 43 for further contact on a heat sink 36 or on a metal core board 34 . 35 . 36 is applied.

Die in der voranstehenden Beschreibung, sowie den Ansprüchen, Figuren und Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, as well as the claims, figures and embodiments may be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 11, 21, 411, 11, 21, 41
Bauelementmodule
2, 42, 42'2, 42, 42 '
erste Schichtfirst shift
3, 433, 43
zweite Schichtsecond layer
4, 444, 44
dritte Schichtthird layer
5, 455, 45
Aussparung in der ersten SchichtRecess in the first layer
6, 466, 46
Trägerfoliesupport film
77
Aussparung in der TrägerfolieRecess in the carrier film
8, 488, 48
HalbleiterelementSemiconductor element
9, 339, 33
Lot/Leitfähiger Kleber/SilbersinterverbindungLot / Conductive glue / silver sintered joint
10, 5010, 50
Bonddrahtbonding wire
12, 5212, 52
Vertiefung in der ersten SchichtDeepening in the first layer
3434
Metallisierung einer LeiterplatteMetallization of a printed circuit board
3535
Dielektrikum einer LeiterplatteDielectric of a printed circuit board
3636
Kühlkörper/WärmesenkeHeat sink / heat sink
5757
KontaktContact

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19625622 A1 [0004] DE 19625622 A1 [0004]
  • DE 102009000882 A1 [0006] DE 102009000882 A1 [0006]

Claims (24)

Substrat zur Aufnahme zumindest eines elektronischen Elements (8, 48), insbesondere zumindest eines Halbleiterelements (8, 48), umfassend eine elektrisch leitfähige erste Schicht (2, 42, 42') zur Kontaktierung des Elements (8, 48), eine wärmeleitende zweite Schicht (3, 43) zum Abführen von Wärme vom Element (8, 48) und eine elektrisch isolierende dritte Schicht (4, 44), die zwischen der ersten Schicht (2, 42, 42') und der zweiten Schicht (3, 43) angeordnet ist, so dass die dritte Schicht (4, 44) die erste Schicht (2, 42, 42') von der zweiten Schicht (3, 43) elektrisch isoliert, wobei die dritte Schicht (4, 44) eine Dünnschicht ist.Substrate for receiving at least one electronic element ( 8th . 48 ), in particular at least one semiconductor element ( 8th . 48 ), comprising an electrically conductive first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) for contacting the element ( 8th . 48 ), a thermally conductive second layer ( 3 . 43 ) for removing heat from the element ( 8th . 48 ) and an electrically insulating third layer ( 4 . 44 ) between the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) and the second layer ( 3 . 43 ), so that the third layer ( 4 . 44 ) the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) of the second layer ( 3 . 43 ) electrically isolated, wherein the third layer ( 4 . 44 ) is a thin film. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der dritten Schicht (4, 44) kleiner als 10 μm ist, vorzugsweise kleiner als 5 μm, besonders bevorzugt kleiner als 2 μm ist.Substrate according to claim 1, characterized in that the thickness of the third layer ( 4 . 44 ) is less than 10 microns, preferably less than 5 microns, more preferably less than 2 microns. Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schicht (4, 44) durch Sputtern, Aufdampfen, physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD) auf die erste Schicht (2, 42, 42') aufgebracht ist.Substrate according to claim 1 or 2, characterized in that the third layer ( 4 . 44 ) by sputtering, vapor deposition, physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD) on the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) is applied. Substrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schicht (4, 44) aus AlN oder Al2O3 besteht.Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the third layer ( 4 . 44 ) consists of AlN or Al 2 O 3 . Substrat zur Aufnahme zumindest eines elektronischen Elements (8, 48), insbesondere zumindest eines Halbleiterelements (8, 48), umfassend eine elektrisch leitfähige erste Schicht (2, 42, 42') zur Kontaktierung des Elements (8, 48), eine wärmeleitende zweite Schicht (3, 43) zum Abführen von Wärme vom Element (8, 48) und eine elektrisch isolierende dritte Schicht (4, 44), die zwischen der ersten Schicht (2, 42, 42') und der zweiten Schicht (3, 43) angeordnet ist, so dass die dritte Schicht (4, 44) die erste Schicht (2, 42, 42') von der zweiten Schicht (3, 43) elektrisch isoliert, wobei die dritte Schicht (4, 44) eine Glaskeramik ist.Substrate for receiving at least one electronic element ( 8th . 48 ), in particular at least one semiconductor element ( 8th . 48 ), comprising an electrically conductive first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) for contacting the element ( 8th . 48 ), a thermally conductive second layer ( 3 . 43 ) for removing heat from the element ( 8th . 48 ) and an electrically insulating third layer ( 4 . 44 ) between the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) and the second layer ( 3 . 43 ), so that the third layer ( 4 . 44 ) the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) of the second layer ( 3 . 43 ) electrically isolated, wherein the third layer ( 4 . 44 ) is a glass ceramic. Substrat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schicht (4, 44) durch ein Druckverfahren, insbesondere durch ein Siebdruckverfahren, auf die erste Schicht (2, 42, 42') aufgetragen ist und im Substrat eingebrannt, vorzugsweise auf die erste Schicht (2, 42, 42') aufgeschmolzen ist.Substrate according to claim 5, characterized in that the third layer ( 4 . 44 ) by a printing process, in particular by a screen printing process, on the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) and baked in the substrate, preferably on the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) is melted. Substrat zur Aufnahme zumindest eines elektronischen Elements (8, 48), insbesondere zumindest eines Halbleiterelements (8, 48), umfassend eine elektrisch leitfähige erste Schicht (2, 42, 42') zur Kontaktierung des Elements (8, 48), eine wärmeleitende zweite Schicht (3, 43) zum Abführen von Wärme vom Element (8, 48) und eine elektrisch isolierende dritte Schicht (4, 44), die zwischen der ersten Schicht (2, 42, 42') und der zweiten Schicht (3, 43) angeordnet ist, so dass die dritte Schicht (4, 44) die erste Schicht (2, 42, 42') von der zweiten Schicht (3, 43) elektrisch isoliert, wobei die dritte Schicht (4, 44) eine mit Keramik-Pulver gefüllte Polymer-Matrix ist.Substrate for receiving at least one electronic element ( 8th . 48 ), in particular at least one semiconductor element ( 8th . 48 ), comprising an electrically conductive first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) for contacting the element ( 8th . 48 ), a thermally conductive second layer ( 3 . 43 ) for removing heat from the element ( 8th . 48 ) and an electrically insulating third layer ( 4 . 44 ) between the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) and the second layer ( 3 . 43 ), so that the third layer ( 4 . 44 ) the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) of the second layer ( 3 . 43 ) electrically isolated, wherein the third layer ( 4 . 44 ) is a filled with ceramic powder polymer matrix. Substrat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der Polymer-Matrix ein Silikon oder ein Harz, bevorzugt ein Epoxid-Harz, Acryl-Harz, Silikon-Harz, besonders bevorzugt Silikoftal® oder ein Silikon-Polyester-Harz ist und/oder das Keramik-Pulver ein Al2O3-Pulver, ein AlN-Pulver und/oder ein BN-Pulver ist.Substrate according to claim 7, characterized in that the polymer of the polymer matrix is a silicone or a resin, preferably an epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, particularly preferably Silikoftal ® or a silicone-polyester resin and / or the ceramic powder is an Al 2 O 3 powder, an AlN powder and / or a BN powder. Substrat nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Polymer-Matrix eine Mehrzahl von Spacern vorgesehen sind, so dass die dritte Schicht eine definierte und gleichmäßige Dicke hat, die durch die Dicke der Spacer vorgegeben ist, wobei die Spacer insbesondere Kugelförmig sind und vorzugsweise aus Glas, SiO2-Glas, Al2O3, AlN und/oder SiN bestehen.Substrate according to claim 7 or 8, characterized in that in the polymer matrix, a plurality of spacers are provided, so that the third layer has a defined and uniform thickness, which is predetermined by the thickness of the spacer, wherein the spacers are in particular spherical and preferably glass, SiO 2 glass, Al 2 O 3 , AlN and / or SiN. Substrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (3, 43) metallisch ist oder einen Metallkern umfasst.Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the second layer ( 3 . 43 ) is metallic or comprises a metal core. Substrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schicht (4, 44) und die zweite Schicht (3, 43) in einer Vertiefung (12, 52) der ersten Schicht (2, 42, 42') angeordnet sind und die dritte Schicht (4, 44) die erste Schicht (2, 42, 42') und die zweite Schicht (3, 43) die dritte Schicht (4, 44) in der Vertiefung (12, 52) zumindest bereichsweise bedeckt, wobei vorzugsweise die Dicke der dritten Schicht (4, 44) und zweiten Schicht (3, 43) zusammen der Tiefe der Vertiefung (12, 52) entspricht, so dass die Oberfläche der zweiten Schicht (3, 43) in einer, insbesondere planen Ebene mit der ersten Schicht (2, 42, 42') außerhalb der Vertiefung (12, 52) liegt.Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the third layer ( 4 . 44 ) and the second layer ( 3 . 43 ) in a depression ( 12 . 52 ) of the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) and the third layer ( 4 . 44 ) the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) and the second layer ( 3 . 43 ) the third layer ( 4 . 44 ) in the depression ( 12 . 52 ) at least partially covered, wherein preferably the thickness of the third layer ( 4 . 44 ) and second layer ( 3 . 43 ) together the depth of the depression ( 12 . 52 ), so that the surface of the second layer ( 3 . 43 ) in a, in particular, plan level with the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) outside the depression ( 12 . 52 ) lies. Substrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (3, 43) durch PVD, Sputtern, Laminieren, Aufkleben, Auflöten, Niedertemperatur-Silbersintern oder ein Druckverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren, mit der dritten Schicht (4, 44) verbunden ist.Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the second layer ( 3 . 43 ) by PVD, sputtering, laminating, gluing, soldering, low-temperature silver sintering or a printing process, in particular a screen printing process, with the third layer ( 4 . 44 ) connected is. Substrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schicht (4, 44) die erste Schicht (2, 42, 42') nur bereichsweise abdeckt und/oder die zweite Schicht (3, 43) die dritte Schicht (4, 44) nur bereichsweise abdeckt. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the third layer ( 4 . 44 ) the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) only partially covers and / or the second layer ( 3 . 43 ) the third layer ( 4 . 44 ) only partially covers. Substrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2, 42, 42') in zwei voneinander elektrisch isolierte Bereiche (42, 42') unterteilt ist, insbesondere durch eine Aussparung (5, 45), so dass das Element (8, 48) mit den beiden Bereichen (42, 42') kontaktierbar ist, vorzugsweise eine elektrische Spannung am Element (8, 48) über die Bereiche (42, 42') anlegbar ist.Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) in two electrically isolated areas ( 42 . 42 ' ), in particular by a recess ( 5 . 45 ), so the element ( 8th . 48 ) with the two areas ( 42 . 42 ' ) is contactable, preferably an electrical voltage on the element ( 8th . 48 ) about the areas ( 42 . 42 ' ) can be applied. Substrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schicht (4, 44) eine Wärmeleitfähigkeit von über 5 W/m K, bevorzugt von über 30 W/m K, besonders bevorzugt von über 100 W/m K hat.Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the third layer ( 4 . 44 ) has a thermal conductivity of more than 5 W / m K, preferably of more than 30 W / m K, more preferably of more than 100 W / m K. Substrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schicht (4, 44) homogen ist, insbesondere aus nur einem massiven Material besteht.Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the third layer ( 4 . 44 ) is homogeneous, in particular consists of only one solid material. Substrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Schicht (2, 42, 42'), vorzugsweise auf der der dritten Schicht (4, 44) gegenüberliegenden Seite, eine Trägerfolie (6, 46), insbesondere eine Kunststofffolie angeordnet ist, die bevorzugt Öffnungen (7) für jedes Element (8, 48) umfasst und die vorzugsweise für jedes Element (8, 48) eine oder zwei zusätzliche Öffnungen (7) umfasst, insbesondere in einem anderen Bereich (42') der ersten Schicht (2, 42, 42') als dem des Elements (8, 48), bei einer bereichsweise geteilten ersten Schicht (2, 42, 42').Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that on the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ), preferably on the third layer ( 4 . 44 ) opposite side, a carrier film ( 6 . 46 ), in particular a plastic film is arranged, the preferred openings ( 7 ) for each element ( 8th . 48 ) and preferably for each element ( 8th . 48 ) one or two additional openings ( 7 ), in particular in another field ( 42 ' ) of the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) than that of the element ( 8th . 48 ), in a partially divided first layer ( 2 . 42 . 42 ' ). Elektronisches Bauelement (1, 11, 21, 41), insbesondere Halbleiterbauelement (1, 11, 21, 41), umfassend zumindest ein Halbleiterelement (8, 48) und ein Substrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterelement (8, 48) auf einer ersten Seite flächig mit der ersten Schicht (2, 42, 42') elektrisch leitend verbunden ist, vorzugsweise über ein Lot (9), einen leitfähigen Kleber (9) oder eine Silbersinterverbindung (9).Electronic component ( 1 . 11 . 21 . 41 ), in particular semiconductor component ( 1 . 11 . 21 . 41 ), comprising at least one semiconductor element ( 8th . 48 ) and a substrate according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor element ( 8th . 48 ) on a first side flat with the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) is electrically conductively connected, preferably via a solder ( 9 ), a conductive adhesive ( 9 ) or a silver sintered compound ( 9 ). Bauelement (1, 11; 21, 41) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Halbleiterelement (8, 48) auf einer zweiten Seite über einen Bonddraht (10, 50) mit der ersten Schicht (2, 42, 42') kontaktiert ist, so dass eine elektrische Spannung zwischen der ersten und zweiten Seite des Halbleiterelements (8, 48) anlegbar ist, wobei die erste Schicht (2, 42, 42') in zumindest zwei Bereiche (42, 42') unterteilt ist und die beiden Seiten des Halbleiterelements (8, 48) mit unterschiedlichen Bereichen (42, 42') der ersten Schicht (2, 42, 42') verbunden sind.Component ( 1 . 11 ; 21 . 41 ) according to claim 18, characterized in that the at least one semiconductor element ( 8th . 48 ) on a second side via a bonding wire ( 10 . 50 ) with the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) is contacted, so that an electrical voltage between the first and second sides of the semiconductor element ( 8th . 48 ) can be applied, wherein the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) into at least two areas ( 42 . 42 ' ) and the two sides of the semiconductor element ( 8th . 48 ) with different areas ( 42 . 42 ' ) of the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) are connected. Bauelement (1, 11, 21, 41) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Halbleiterelement (8, 48) ein Chip oder eine LED ist.Component ( 1 . 11 . 21 . 41 ) according to claim 18 or 19, characterized in that the at least one semiconductor element ( 8th . 48 ) is a chip or an LED. Bauelement (1, 11, 21, 41) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass an der zweiten Schicht (3, 43) ein Kühlkörper (36) angeordnet ist, vorzugsweise ein metallischer Kühlkörper (36), besonders bevorzugt ein Aluminium-Substrat.Component ( 1 . 11 . 21 . 41 ) according to one of claims 18 to 20, characterized in that at the second layer ( 3 . 43 ) a heat sink ( 36 ) is arranged, preferably a metallic heat sink ( 36 ), particularly preferably an aluminum substrate. Bauelement (1, 11, 21, 41) nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2, 42, 42') mit einer Metallisierung (34) einer Leiterplatte auf einem Dielektrikum (35) verbunden ist und vorzugsweise die zweite Schicht (3, 43) in einer Ausnehmung des Dielektrikums (35) mit einem darunter angeordneten metallischen Substrat (36) verbunden ist.Component ( 1 . 11 . 21 . 41 ) according to one of claims 18 to 21, characterized in that the first layer ( 2 . 42 . 42 ' ) with a metallization ( 34 ) of a printed circuit board on a dielectric ( 35 ) and preferably the second layer ( 3 . 43 ) in a recess of the dielectric ( 35 ) with a metallic substrate ( 36 ) connected is. Verfahren zur Herstellung eines Substrats nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine erste elektrisch leitfähige Schicht eine dritte elektrisch isolierende Schicht durch Sputtern, Aufdampfen, physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD), Laminieren, Aufkleben, Auflöten oder ein Druckverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren, aufgebracht wird und dass auf die dritte Schicht eine zweite wärmeleitende Schicht durch PVD, Sputtern, Laminieren, Aufkleben, Auflöten, Niedertemperatur-Silbersintern oder ein Druckverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren, derart aufgebracht wird, dass die zweite Schicht mit der ersten Schicht keinen elektrischen Kontakt hat.Process for producing a substrate according to one of Claims 1 to 17, characterized in that a third electrically insulating layer is applied to a first electrically conductive layer by sputtering, vapor deposition, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), lamination, gluing, soldering or a printing method, in particular a screen printing method, is applied and that a second heat-conducting layer by PVD, sputtering, lamination, gluing, soldering, low-temperature silver sintering or a printing method, in particular a screen printing method, is applied to the third layer such that the second layer with the first layer has no electrical contact. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schicht zumindest eine Vertiefung erzeugt wird, vorzugsweise durch Prägen, Profilwalzen oder Fräsen, wobei die dritte Schicht im Bereich der Vertiefung auf die erste Schicht aufgetragen wird.A method according to claim 23, characterized in that in the first layer at least one recess is produced, preferably by embossing, roll forming or milling, wherein the third layer is applied in the region of the depression on the first layer.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013202542A1 (en) * 2013-02-18 2014-09-18 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Substrate for producing an LED and method for its production
EP2979783A1 (en) * 2014-07-28 2016-02-03 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Method of joining structural elements by means of pressure sintering
DE102016100320A1 (en) * 2016-01-11 2017-07-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component, optoelectronic module and method for producing an optoelectronic component
WO2018086909A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lead frame, optoelectronic component having a lead frame, and method for producing an optoelectronic component
WO2021180639A1 (en) * 2020-03-10 2021-09-16 Rogers Germany Gmbh Electronics module and method for producing an electronics module
DE102024109716A1 (en) * 2024-04-08 2025-10-09 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg PCB layout

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016102588B4 (en) * 2016-02-15 2021-12-16 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method for producing a connection carrier, connection carrier, optoelectronic component with a connection carrier and method for producing an optoelectronic component
EP3520584B1 (en) 2016-09-27 2026-01-14 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Flame retardant structure for component carrier

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19625622A1 (en) 1996-06-26 1998-01-02 Siemens Ag Light radiating semiconductor constructional element
DE102009000882A1 (en) 2009-02-16 2010-08-26 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Substrate for receiving at least one component and method for producing a substrate

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996037915A1 (en) * 1995-05-26 1996-11-28 Sheldahl, Inc. Adherent film with low thermal impedance and high electrical impedance used in an electronic assembly with a heat sink
US5857767A (en) * 1996-09-23 1999-01-12 Relume Corporation Thermal management system for L.E.D. arrays
JP2003100986A (en) * 2001-09-26 2003-04-04 Toshiba Corp Semiconductor device
DE10228634A1 (en) * 2002-06-26 2004-01-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Surface-mountable miniature luminescence and / or photo diode and process for their production
US7244965B2 (en) * 2002-09-04 2007-07-17 Cree Inc, Power surface mount light emitting die package
JP3910144B2 (en) * 2003-01-06 2007-04-25 シャープ株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
US6864513B2 (en) * 2003-05-07 2005-03-08 Kaylu Industrial Corporation Light emitting diode bulb having high heat dissipating efficiency
US20060124953A1 (en) * 2004-12-14 2006-06-15 Negley Gerald H Semiconductor light emitting device mounting substrates and packages including cavities and cover plates, and methods of packaging same
JP2008034622A (en) * 2006-07-28 2008-02-14 Sharp Corp Semiconductor light emitting device assembly
CA2676947C (en) * 2007-01-30 2014-03-25 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Led light source unit
DE102008044847A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19625622A1 (en) 1996-06-26 1998-01-02 Siemens Ag Light radiating semiconductor constructional element
DE102009000882A1 (en) 2009-02-16 2010-08-26 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Substrate for receiving at least one component and method for producing a substrate

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013202542A1 (en) * 2013-02-18 2014-09-18 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Substrate for producing an LED and method for its production
EP2979783A1 (en) * 2014-07-28 2016-02-03 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Method of joining structural elements by means of pressure sintering
DE102016100320A1 (en) * 2016-01-11 2017-07-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component, optoelectronic module and method for producing an optoelectronic component
US10944033B2 (en) 2016-01-11 2021-03-09 Osram Oled Gmbh Heat transmissive optoelectronic component and module
US11588088B2 (en) 2016-01-11 2023-02-21 Osram Oled Gmbh Optoelectronic component that dissipates heat
WO2018086909A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lead frame, optoelectronic component having a lead frame, and method for producing an optoelectronic component
US10749087B2 (en) 2016-11-10 2020-08-18 Osram Oled Gmbh Leadframe, optoelectronic component having a leadframe, and method for producing an optoelectronic component
WO2021180639A1 (en) * 2020-03-10 2021-09-16 Rogers Germany Gmbh Electronics module and method for producing an electronics module
US12035477B2 (en) 2020-03-10 2024-07-09 Rogers Germany Gmbh Electronic module and method for producing an electronic module
DE102024109716A1 (en) * 2024-04-08 2025-10-09 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg PCB layout

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