WO2005008790A2 - Leuchtdiode sowie led-lichtquelle - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an LED, in which at least one LED die is arranged with a die attach on an LED PCB and the LED PCB on the opposite side of the LED electrical rear contacts, which are optionally as plug contacts , having. It also relates to an LED light source with one or more LEDs of the type mentioned initially arranged on a circuit board or a plug, the circuit board having contact surfaces or the plug contacts with which the LEDs are contacted.
  • LED light sources usually have the following structure:
  • the LED die is applied by means of a die attach to a contact surface (e.g. conductor track) of an LED PCB.
  • PCB printed circuit board; the term die-attach encompasses both a die adhesive and a soldered connection.
  • this arrangement represents a separate LED lamp.
  • This LED lamp is by means of a Besl-ücl gstec-hnik (eg SMT) assembled on a circuit board, which is then optionally connected to a heat sink.
  • the lamp can be attached to a lamp base and contacted.
  • the LED can also be assembled on a plug instead of on a circuit board.
  • the thermal resistance of the arrangement must be optimized. If the heat can be transferred to the LED carrier without high temperature drops, the barrier layer remains below the maximum permissible temperature.
  • the main physical parameter is the thermal resistance, measured in K / W.
  • Arrangements and structures such as are currently state of the art for high-power LEDs, typically have a thermal resistance of more than 20K / W (transition junction to LED carrier material) in optimized arrangements. This means that the temperature difference between the LED carrier and the active zone of the LED - when operated at 5 W - is more than 100K. Starting from a maximum permissible junction temperature for long-term applications of 130 ° C, this means that use at temperatures above 30 ° C is impossible, and therefore this LED is unsuitable for many technical applications (automotive, traffic). Disclosure of the Invention Technical Problem
  • an LED of the type mentioned in the introduction in that the rear contacts cover at least half the area, preferably with the exception of the necessary exceptions, the entire area of the LED PCB.
  • the necessary exceptions are e.g. the spacing of conductor tracks at different electrical potentials required for electrical insulation.
  • the contact areas have only ever been dimensioned with a view to the electrical resistance and therefore have been designed with a smaller cross-sectional area in relation to the invention. According to the invention, however, these contact areas should be as large as possible, as a result of which the thermal resistance is reduced accordingly. It is beneficial that the mix and electrical line through vertically the carrier material is carried out. In this way, a construction that is as compact as possible (without spatially extensive lateral contacts) can be realized.
  • the rear contacts are thermally and optionally electrically connected to the contact flat on the side facing the LED die on the side of the LED PCB. This not only improves the thermal resistance, but also the soldering and contacting properties.
  • the LED die With insulating boards (e.g. with organic LED PCBs), the LED die is normally attached to a conductor track. In the case of metal core boards, however, the conductor tracks must be insulated from the metal core. This insulating layer naturally increases the thermal resistance. For this reason, it is useful that - if the LED PCB is a metal core board - the LED die is attached directly to the metal core.
  • insulating boards e.g. with organic LED PCBs
  • an electrically nonlinear insulator material can be arranged between the conductor tracks and the metal core. Since LEDs are operated with a relatively low voltage, the insulator material can in principle be made very thin without fear of a breakdown during operation. However, when handling e.g. Static charging creates a higher voltage, which could result in a breakdown if the insulator material is thin, making the LED unusable. This is prevented with an electrically non-linear insulator material because it becomes conductive above a certain voltage. This dissipates static electricity without causing damage. An electrically nonlinear insulator material can therefore be used with a smaller thickness, which reduces the thermal resistance accordingly.
  • the luminous efficiency is higher because then no light is shadowed by the otherwise necessary bond wires.
  • the above-mentioned object is achieved according to the invention in that the rear contacts of the LEDs on at least half the surface of the LED PCB, preferably with the contact surfaces or the contacts over the entire surface, except for the necessary exceptions are soldered.
  • the heat sink can be any metallic functional body (e.g. a housing) and can be thermally connected to the circuit board using any connection technology.
  • the circuit board and / or the LED-PCB has plated-through holes to increase the thermal conductivity.
  • the vias have a diameter of less than 100 ⁇ m. This applies in particular to boards made of organic material, the thermal conductivity of which is poor per se.
  • LED die 3 R tlO-ED-Die
  • a die adhesive 4 R IhJDie adhesive r
  • the LED die 3 in FIG. 1 is mounted face-up and connected to the contact areas (interconnect 5) via bond wires 2.
  • it can also be arranged directly on the LED PCB 6 in a face-down assembly, or it can be attached on a die carrier face down, and the latter then arranged on the LED PCB. Together with the rear contacts 7 (red pads) of the LED PCB 6, this arrangement represents a separate LED lamp.
  • this LED lamp can be assembled on a circuit board 9 (R) by means of an assembly technology (for example SMT) be, which is then optionally connected to a heat sink 11, for example via a soldering surface 10 (R th ⁇ tflüche).
  • assembly technology for example SMT
  • heat sink 11 for example via a soldering surface 10 (R th ⁇ tflüche).
  • the LED die 3 is normally cast in a material 1 with corresponding optical properties. As is known, the LED die can also be used in a reflector. Of course, several LED dies can also be cast together or used in a reflector.
  • the typical thermal resistance of the overall arrangement according to FIG. 1 is composed as follows:
  • R th R th, LED die (4 K / W) + R th, die liver (2 KAV) + R th, LED PCB (5 K / W) + R th.
  • soldering properties of the LED arrangement can be improved both by manual soldering and in an automatic system (SMT wave or reflow soldering) by better solder attack and better thermal distribution. Furthermore, the solder joint is easier to assess from the outside.
  • the LED die 3 is not placed on a conductor track 5, but rather directly on the core of the LED PCB 6. This is particularly the case with metal core boards makes sense, because here a thin insulation layer is necessary between the conductor tracks 5 and the metal core in order to electrically isolate the conductor tracks 5. This insulation layer also increases the thermal resistance, so that the direct arrangement of the LED die 3 on the metal core of the LED PCB 6 has a lower thermal resistance.
  • the thermal resistances of the individual components In order to optimize the thermal resistance for high-performance applications, the thermal resistances of the individual components must be kept as low as possible.
  • solder contact layers with thermal conductivity above 20 W / mK and a layer thickness below 30 .mu.m
  • the ceramic has a ceramic substrate with thin-layer or thick-layer metallization.
  • AIN or BN are preferably used, or A1O is used in very thin layers.
  • Metal core boards exist e.g. made of Cu or AI. These are provided with non-conductive layers, and conductor tracks are then arranged on them (either galvanically or by coating using an adhesive / welding method).
  • the insulation layer can either consist of organic materials or thin ceramics (the latter is e.g. slipped onto the metal support or coated with baked ceramic tapes).
  • the insulator layers of the metal core board are designed electrically non-linearly in such a way that they electrically isolate at low voltages (for example below 100 V), while these insulate them at high voltages (for example above 100 V). become electrically conductive.
  • electrically nonlinear materials are known in the prior art.
  • the LED die can be placed directly on the metal core (Fig. 3). The lowest thermal resistances are achieved here, and the insulator layers can be made thick without problems.
  • This can e.g. by arranging outwardly insulating metal cylinders that can be contacted from above and below.
  • the thermal conductivity of the carrier material of an organic PCB is very poor (only 0.1-0.2 W / mK).
  • the thermal conductivity of these materials is very poor (only 0.1-0.2 W / mK).
  • metallization layer thicknesses of over 100 ⁇ m, preferably over 200 ⁇ m, are necessary.
  • these channels have a diameter of a few tenths of a mm. In an optimized variant, the diameter of the channels is only a few micrometers or nanometers. In this way, a substrate with a very high anisotropic electrical and thermal conductivity is realized.

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Abstract

Ein LED-Die (3) ist mit einem Kleber (4) auf einem LED-PCB (6) angeordnet. Das LED-PCB (6) weist an der dem LED­Die (3) gegenüberliegenden Seite Rückseitenkontakte (7) auf. Dadurch wird eine eigenständige LED-Lampe gebildet, die z.B. durch SMT auf einer Platine (9) angebracht werden kann bzw. In einen Lampensockel eingeffihrt werden kann. Erfindungsgemäss decken die Rückseitenkontakte (7) mindestens die halbe Fläche, vorzugsweise bis auf notwendige Ausnahmen die gesamte Fläche des LED-PCB (6) ab. Dadurch kann die Wärme mit geringem thermischem Widerstand abgeleitet werden. Vorzugsweise ist auf der Rückseite der Platine (9) ein Kühlkörper (11) angeordnet. In diesem Fall ist es zweckmässig, wenn die Platine (9) Durchkontaktierungen zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Description

LED SOWIE LED-LICHTQUELLE
Technisches Umfeld
[001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED, bei der mindestens ein LED-Die mit einem Die- Attach auf einem LED-PCB angeordnet ist und das LED-PCB an der dem LED-Die gegenüberliegenden Seite elektrische Rückseitenkontakte, die gegebenenfalls als Steckkontakte sind, aufweist. Sie betrifft weiters eine LED-Lichtquelle mit einer oder mehreren auf einer Platine oder einem Stecker angeordneten LEDs der eingangs genannten Art, wobei die Platine Kontaktflächen bzw. der Stecker Kontakte aufweist, mit denen die LEDs kontaktiert sind.
[002] LED-Lichtquellen haben normalerweise folgenden Aufbau:
[003] Der LED-Die ist mittels eines Die-Attachs auf eine Kontaktfläche (z.B . Leiterbahn) eines LED-PCBs aufgebracht. (PCB = printed circuit board; der Begriff Die-Attach umfasst sowohl einen Die-Kleber als auch eine Löt- Verbindung.) Zusammen mit den Rückseitenkontakten des LED-PCB stellt diese Anordnung eine eigene LED-Lampe dar. Diese LED-Lampe wird mittels einer Besl-ücl gstec-hnik (z.B. SMT) auf eine Platine assembliert, die dann optional mit einem Kühlkörper verbunden wird. Optional kann die Lampe in einem Lampensockel befestigt und kontaktiert werden. Statt auf einer Platine kann die LED auch auf einem Stecker assembliert werden.
[004] Um LED-Anwendungen mit hoher Helligkeit zu realisieren, werden immer stärkere Hochleistungs-LEDs eingesetzt, auch schon mit einer Betriebsleistung von mehr als 1 W . Die Chipfläche dieser LEDs liegt derzeit im Bereich von 1 mm2. Es zeichnet sich der Trend ab, dass in Zukunft die Betriebsleistung pro LED weiter erhöht wird, was einerseits durch größere Halbleiter und andererseits durch höhere Stromdichten erreicht wird. Speziell letzterer Parameter bewirkt, dass die Leistungsdichten von LEDs von derzeit maximal 1-2 W /mm in Zukunft auf über 4 W /mm ansteigen werden.
[005] Allerdings sind für das Abführen der Verlustwärme hierzu entsprechende Anordnungen zu realisieren, die es gestatten, die Wärme ausreichend vom Halbleiter abzuführen.
[006] Eine zu hohe Erwärmung während des Betriebes der LEDs fuhrt zu einer Bauteilzerstörung. Aus diesem Grund muss während des Betriebes der LED gewährleistet werden, dass die Temperatur an der Sperrschicht des p-n-Übergangs in der LED nicht über typischerweise 130°C steigt. Dies kann insofern während des Betriebes der LEDs eintreten, da nur ein Teil der vom Bauelement aufgenommenen elektrischen Leistung in Licht umgesetzt wird, während der andere Teil in Wärme umgewandelt wird. (Derzeit ist die Leistungseffizienz von LEDs kleiner als 10%.) Die Betriebsparameter von LEDs sind daher in Abhängigkeit von der -Art der Assemblierung, der Einbau- und Umgebungsbedingungen derart zu wählen, dass die Sperrschichttemperatur immer unter 130°C bleibt.
[007] In gegenständlicher Erfindung werden Anordnungen vorgestellt, welche die Verlustwärme von LEDs derart effizient abführen können, dass Leistungsdichten von über 2 W /mm abgeführt werden können.
[008] Um die Verlustwärme effizient abzuführen, muss der thermische Widerstand der Anordnung optimiert werden. Wenn die Wärme ohne hohe Temperaturabfalle auf den LED-Träger übertragen werden kann, bleibt die Sperrschicht unter der maximal zulässigen Temperatur. Der wesentliche physikalische Parameter ist also der thermische Widerstand, gemessen in K/W.
[009] Anordnungen und Aufbauten, wie diese derzeit für High-Power-LEDs Stand der Technik sind, weisen in optimierten Anordnungen typisch einen thermischen Widerstand von mehr als 20K/W (Übergang Junction zu LED Trägermaterial) auf. Dies bedeutet, dass der Temperaturunterschied zwischen dem LED-Träger und der aktiven Zone der LED - bei Betrieb mit 5 W - mehr als 100K beträgt. Ausgehend von el einer maximal zulässigen Sperrschichttemperatur für Langzeitanwendungen von 130°C bedeutet dies, dass bei Temperaturen über 30°C ein Einsatz unmöglich ist, und daher ist diese LED für viele technische Anwendungen (Automobil, Verkehr) ungeeignet. Offenbarung der Erfindung Technisches Problem
[010] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine LED bzw. eine LED-Lichtquelle der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der thermische Widerstand geringer ist als gemäß dem Stand der Technik. Technische Lösung
[011] Diese Aufgabe wird durch eine LED der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rückseitenkontakte mindestens die halbe Fläche, vorzugsweise bis auf notwendige Ausnahmen die gesamte Fläche des LED-PCB abdecken. Die notwendigen Ausnahmen sind z.B. die zur elektrischen Isolation notwendigen Beabstandungen von Leiterbahnen auf unterschiedlichem elektrischen Potential.
[012] Bisher wurden die Kontaktflächen immer nur im Hinblick auf den elektrischen Widerstand dimensioniert und daher -mit im Verhältnis zur Erfindung geringerer Quer- schnittsfläche ausgeführt. E-rfindungsgemäß sollen diese Kontaktflächen aber möglichst groß sein, wodurch der thermische Widerstand entsprechend herabgesetzt wird. Dabei ist es günstig, dass die ermische und elektrische Leitung senkrecht durch das Trägermaterial durchgeführt wird. Derart kann ein möglichst kompakter Aufbau (ohne räumlich ausgedehnte seitliche Kontakte) realisiert werden.
[013] Es ist günstig, wenn die Rückseitenkontakte mit den Kontakt-flachen auf der dem LED-Die zugewandten Seite seitlich des LED-PCB thermisch und gegebenenfalls elektrisch verbunden sind. Dies verbessert nicht nur den thermischen Widerstand, sondern auch die Löt- und Kontaktiereigenschaften.
[014] Bei isolierenden Platinen (z.B. bei organischen LED-PCBs) bringt man den LED- Die normalerweise auf einer Leiterbahn an. Bei Metallkernplatinen müssen die Leiterbahnen allerdings gegenüber dem Metallkem isoliert sein. Diese Isolierschicht erhöht natürlich den thermischen Widerstand. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, dass - wenn es sich bei dem LED-PCB um eine Metallkernplatine handelt - der LED- Die direkt auf dem Metallkern angebracht ist.
[015] Alternativ dazu kann man bei einer Metallkernplatine zwischen den Leiterbahnen und dem Metallkern ein elektrisch nichtlineares Isolatormaterial anordnen. Da LEDs mit relativ geringer Spannung betrieben werden, kann man das Isolatormaterial prinzipiell sehr dünn ausführen, ohne dass im Betrieb ein Durchschlag zu befürchten ist. Allerdings kann beim Hantieren z.B. durch statische Aufladung eine höhere Spannung entstehen, die bei dünnem Isolatormaterial zu einem Durchschlag führen und damit die LED unbrauchbar machen könnte. Dies wird mit einem elektrisch nichtlinearen Isolatormaterial verhindert, weil dieses ab einer bestimmten Spannung leitend wird. Dadurch wird statische Elektrizität abgeleitet, ohne dass ein Schaden entsteht. Mit einem elektrisch nichtlinearen Isolatormaterial kann man also mit einer geringeren Dicke auskommen, was den thermischen Widerstand entsprechend reduziert.
[016] Wenn der LED face-down auf dem LED-Die montiert ist, ist die Lichtausbeute höher, weil dann kein Licht von den sonst notwendigen Bond-Drähten abgeschattet wird.
[017] Bei einer LED-Lichtquelle der eingangs genannten Art wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rückseitenkontakte der LEDs auf mindestens der halben Fläche des LED-PCB, vorzugsweise bis auf die notwendigen Ausnahmen vollflächig mit den Kontaktflächen bzw. den Kontakten verlötet sind.
[018] Es ist günstig, wenn auf der Rückseite der Platine ein Kühlkörper angeordnet ist. Dadurch wird die Wärme von der Platine abgeführt, ohne dass dazu Platz auf der Vorderseite der Platine notwendig ist. Der Kühlkörper kann jeglicher metallische Funktionskörper (z.B. ein Gehäuse) und mit beliebiger Verbindungstechnik thermisch mit der Platine verbunden sein.
[019] In diesem Fall ist es weiters günstig, wenn die Platine und/oder das LED-PCB Durchkontaktierungen zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit aufweist, wobei vor- zugsweise die Durchkontaktierungen einen Durchmesser von weniger als 100 um aufweisen. Dies gilt insbesondere für Platinen aus organischem Material, deren thermische Leitfähigkeit an sich schlecht ist. Kurze Beschreibung von Zeichnungen [020] Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine erste Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen LED-Lichtquelle; Fig. 2 eine Abänderung der in Fig. 1 dargestellten LED; und Fig. 3 eine weitere Abänderung der in Fig. 1 dargestellten LED. [021] Gemäß Fig. 1 ist ein LED-Die 3 (R tlO-ED-Die ) mittels eines Die-Klebers 4 (R IhJDie-Kleb-r ) auf eine Kontaktfläche (z.B. Leiterbahn 5) eines LED-PCB 6 (R ) aufgebracht. Der LED-Die 3 in Fig. 1 ist face-up montiert und über Bond-Drähte 2 mit den Kontaktflächen (Leiterbahn 5) verbunden. Alternativ hierzu kann dieser auch in einer Face Down Montage direkt auf dem LED-PCB 6 angeordnet sein bzw. dieser auf einem Die-Träger Face Down befestigt sein, und letzterer dann auf der LED PCB angeordnet sein. Zusammen mit den Rückseitenkontakten 7 (R ü ötpads ) des LED-PCB 6 stellt diese Anordnung eine eigene LED-Lampe dar. Zur weiteren Verarbeitung kann diese LED- Lampe mittels einer Bestückungstechnik (z.B. SMT) auf eine Platine 9 (R ) as- sembliert werden, die dann optional mit einem Kühlkörper 11 verbunden wird, z.B. über eine Lötfläche 10 (R th^tflüche ).
[022] Der LED-Die 3 ist normalerweise in einem Material 1 mit entsprechenden optischen Eigenschaften eingegossen. Der LED-Die kann auch - wie bekannt - in einen Reflektor eingesetzt werden. Selbstverständlich können auch mehrere LED-Dies zusammen eingegossen oder in einen Reflektor eingesetzt werden.
[023] Der typische thermische Widerstand der Gesamtanordnung gemäß Fig. 1 setzt sich wie folgt zusammen:
[024] R th = R th,LED-Die (4 K/W) + R th,Die- leber (2 KAV) + R th,LED-PCB (5 K/W) + R th. ötpad-3 (3 K/W) + R th-Plat-ine (2 K W) + R th-Lötfl-iclie (2 K/W) = 18 K/W
[025] Um die Verlötungseigenschaften und die Wärmeabfuhr über die Rückseite zu verbessern, ist es (speziell bei Keramikplatinen und organischen PCBs) zweckmäßig, seitliche Kontaktschichten 12 (siehe Fig. 2) auszuführen, die die Oberseite des PCB mit der Unterseite des PCB thermisch und gegebenenfalls elektrisch verbinden. Hierdurch können die Löteigenschaften der LED- Anordnung sowohl bei manuellem Löten als auch in einer automatischen Anlage (SMT Wellen- oder Reflowlöten) durch besseren Lotangriff sowie bessere thermische Verteilung verbessert werden. Weiters ist die Lötstelle besser von außen zu beurteilen.
[026] Gemäß Fig. 3 ist der LED-Die 3 nicht auf eine Leiterbahn 5 aufgesetzt, sondern direkt auf den Kern des LED-PCB 6. Dies ist insbesondere bei Metallkernplatinen sinnvoll, weil hier zwischen den Leiterbahnen 5 und dem Metallkern eine dünne Isolationsschicht notwendig ist, um die Leiterbahnen 5 elektrisch zu isolieren. Diese Isolationsschicht erhöht auch den thermischen Widerstand, sodass die direkte Anordnung des LED-Dies 3 auf dem Metallkern des LED-PCB 6 einen Heineren thermischen Widerstand aufweist.
[027] In den Ausfli-hrungsbeispielen ist immer von Die-Kleber die Rede, die Dies können aber alternativ dazu auch angelötet sein.
[028] Um den thermischen Widerstand für Hochleistungsanwendungen zu optimieren, sind die thermischen Widerstände der Einzelkomponenten möglichst gering zu halten.
[029] Hierbei ist zu berücksichtigen, dass durch eine Vergrößerung der Fläche der Komponenten nach dem Übergang zum LED-Träger zwar der thermische Widerstand linear abnimmt, anderseits im Hinblick auf eine hohe Integrationsdichte eine Vergrößerung dieser Fläche für viele Anwendungen unerwünscht ist.
[030] Es ist daher günstiger, die materialspezifische thermische Leitfähigkeit der einzelnen Materialien zu optimieren bzw. darüber hinaus die Schichtdicke der Komponenten möglichst dünn zu wählen.
[031] Folgende Möglichkeiten bieten sich an:
[032] I Einsatz von Leitkleber d < 10 um mit Leitfähigkeit über 2 W/mK
[033] II Einsatz von Lötkontaktschichten mit thermischer Leitfähigkeit über 20 W/mK und einer Schichtdicke unter 30 um
[034] Kontaktfläche Trägermaterial
[035] Grundsätzlich können hierzu folgende verschiedene Materialien eingesetzt werden:
[036] ULI Keramiken
[037] Die Keramik weist ein Keramiksubstrat mit Dünnschicht- oder Dickschichtmetal- lisierung auf. Um die hohen Leistungsdichten abzuführen, werden bevorzugt AIN oder BN eingesetzt, bzw. man verwendet A1O in sehr dünnen Schichten.
[038] m.2 Metallkernplatinen
[039] Metallkernplatinen bestehen z.B. aus Cu oder AI. Diese werden mit nichtleitenden Schichten versehen, und darauf sind dann Leiterbahnen angeordnet (entweder galvanisch oder durch Beschichten mittels einer Klebe-/Schweißmethode).
[040] Die Isolationsschicht kann entweder aus organischen Materialien oder dünnen Keramiken bestehen (letztere ist z.B. auf den Metallträger aufgeschlemmt bzw. mit eingebrannten Keramiktapes beschichtet).
[041] Um den thermischen Widerstand der Anordnung weiter zu optimieren, sind bevorzugt möglichst dünne nichtleitende Schichten einzusetzen (dünner als 50 um). Dies ist bei LED- Anwendungen grundsätzlich möglich, da LEDs typischer Weise mit einer Gleichspannung von wenigen Volt betrieben werden, sodass keine hohen Durchschlagsfeldstärken auftreten. Allerdings kann es beim Hantieren mit der Leiterplatte zu elektrischen Entladungen kommen. Um diese elektrischen Entladungen abzuführen, werden in einer bevorzugten Variante der Erfindung die Isolatorschichten der Metallkernplatine elektrisch -nichtlinear in einer Art ausgeführt, dass diese bei geringen Spannungen (z.B. unter 100 V) elektrisch isolieren, während diese bei hohen Spannungen (z.B. über 100 V) elektrisch leitend werden. Derartige elektrisch nichtlineare Materialien sind im Stand der Technik bekannt. -Alternativ dazu kann der LED-Die direkt auf den Metallkern aufgesetzt werden (Fig. 3). Hierbei werden die geringsten thermischen Widerstände erzielt, und man kann ohne Probleme die Isolator- schichten dick ausführen.
[042] Der Nachteil dieser Anordnung ist, dass für den Aufbau gemäß Fig. 1 gesonderte Aufwendungen notwendig sind, um die elektrische Kontaktierung über die Rückseite vorzunehmen.
[043] Dies kann z.B. durch -Anordnen von nach außen isolierenden Metallzylindern, die von oben und unten kontaktiert werden können, erfolgen.
[044] m.3 Organische PCBs
[045] Im Gegensatz zu den oben dargestellten Varianten ist die thermische Leitfähigkeit des Trägeπnaterials eines organischen PCB sehr schlecht (nur 0,1-0,2 W/mK). Um mit diesen Materialien dennoch eine ausreichende thermische Leitfähigkeit zu realisieren, kann man in der unmittelbaren Nähe des Die Durchkontaktierungen vorsehen, die zumindest teilweise mit Cu gefüllt sind. Je höher die -Anzahl der Durchkontaktierungen, umso geringer wird der thermische Widerstand. Um die Wärme hierzu ausreichend zu spreizen, sind MetaUisierungsschichtdicken von über 100 μm, bevorzugt über 200 μm notwendig. Typischerweise weisen diese Kanäle einen Durchmesser von einigen Zehntel mm auf. In einer optimierten Variante beträgt der Durchmesser der Kanäle nur wenige Mikro- oder Nanometer. Derart wird ein Substrat mit sehr hoher anisotroper elektrischer und thermischer Leitfähigkeit realisiert.

Claims

Ansprüche
[001] LED, bei der mindestens ein LED-Die (3) mit einem Die-Attach (4) auf einem LED-PCB (6) angeordnet ist und das LED-PCB (6) an der dem LED-Die (3) gegenüberliegenden Seite elektrische Rückseitenkontakte (7), die gegebenenfalls als Steckkontakte ausgebildet sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseitenkontakte (7) mindestens die halbe Fläche, vorzugsweise bis auf notwendige Ausnahmen die gesamte Fläche des LED-PCB (6) abdecken. (Fig. 1-3)
[002] LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseitenkontakte (7) mit den Kontakt-flachen (Leiterbahnen 5) auf der dem LED-Die zugewandten Seite seitlich des LED-PCB (6) thermisch und gegebenenfalls elektrisch verbunden sind. (Fig. 2)
[003] LED nach -Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-PCB (6) eine Metallkernplatine ist und dass der LED-Die (3) direkt auf dem Metallkern angebracht ist. (Fig. 3)
[004] LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-PCB (6) eine Metallkernplatine ist und dass zwischen den Leiterbahnen und dem Metallkern ein elektrisch nichtlineares Isolatormaterial angeordnet ist.
[005] LED nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der LED- Die face-down auf dem LED-Die montiert ist.
[006] LED-Lichtquelle mit einer oder mehreren auf einer Platine (9) oder einem Stecker angeordneten LEDs nach einem der -Ansprüche 1 bis 5, wobei die Platine (9) Kontakt-flachen (Leiterbahnen 8) bzw. der Stecker Kontakte aufweist, mit denen die LEDs kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseitenkontakte (7) der LEDs auf mindestens der halben Fläche des LED-PCB, vorzugsweise bis auf die notwendigen Ausnahmen vollflächig mit den Kon- taktflächen bzw. mit den Kontakten verlötet sind. (Fig. 1)
[007] LED-Lichtquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite der Platine (9) ein Kühlkörper (11) angeordnet ist. (Fig. 1)
[008] LED-Lichtquelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (9) und/oder das LED-PCB (6) Durchkontaktierungen zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit aufweist, wobei vorzugsweise die Durchkontaktierungen einen Durchmesser von weniger als 100 μm aufweisen.
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