DE102018131954A1 - Träger, anordnung mit einem träger und verfahren zum herstellen eines trägers - Google Patents

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Abstract

Ein Träger (100) weist auf:- einen Hauptkörper (101) aus einem Material (102), das eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 380 W/(m K) aufweist, wobei- der Hauptkörper (101) eine Montagefläche (103) aufweist zur mechanischen und thermischen Verbindung mit einem Bauteil (300), wobei- der Hauptkörper (101) eine Ausnehmung (105) aufweist, die den Hauptkörper (101) entlang einer ersten Richtung (x) senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Hauptkörpers durchdringt,- in der Ausnehmung (105) eine elektrisch isolierende Füllung (107) angeordnet ist, die eine weitere Ausnehmung (108) aufweist, die die Füllung (107) entlang der ersten Richtung (x) durchdringt,- eine die weitere Ausnehmung (108) umgebende Innenwand (109) der Füllung (107) mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (110) versehen ist, um eine Durchkontaktierung (111) durch den Hauptkörper (101) zu bilden.

Description

  • Es werden ein Träger und eine Anordnung mit einem Träger und einem Substrat angegeben. Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen eines Trägers angegeben.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Träger um eine mechanisch selbsttragende Komponente. Der Träger ist insbesondere ein Träger für ein elektronisches Bauteil. Der Träger ist dann insbesondere dazu ausgebildet, zumindest ein elektronisches Bauteil mechanisch zu stützen, zu tragen, elektrisch leitend zu kontaktieren und/oder thermisch leitend zu kontaktieren. Beispielsweise ist auf einer Montagefläche des Trägers ein elektronisches Bauteil montierbar und mittels des Trägers elektrisch leitend kontaktierbar. Insbesondere kann der Träger dazu ausgebildet sein, im Betrieb eines auf den Träger montierten elektronischen Bauteils entstehende Wärme von dem elektronischen Bauteil abzuleiten. Insbesondere eignet sich der Träger besonders gut für optoelektronische Bauteile wie etwa Leuchtdioden, Leuchtdiodenchips, Laserdioden oder Laserdiodenchips, um diese elektrisch leitend zu kontaktieren und im Betrieb entstehende Wärme abzuleiten.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger einen Hauptkörper auf. Der Hauptkörper ist aus einem Material gebildet, das eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 380 W/(m K) aufweist. Beispielsweise weist der Hauptkörper ein Material auf, das eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 390 W/(m K) aufweist. Beispielsweise weist der Hauptkörper ein Material auf, das eine thermische Leitfähigkeit von zumindest etwa 400 W/(m K) aufweist. Beispielsweise weist der Hauptkörper ein Material auf, das eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die mindestens so gut ist, wie die thermische Leitfähigkeit von Kupfer. Der Hauptkörper ist insbesondere aus einem Metall gebildet. Beispielsweise ist der Hauptkörper aus einem Kupfer gebildet. Beispielsweise besteht der Hauptkörper aus Kupfer. Der Hauptkörper ist beispielsweise zu mindestens 99,8 % aus Cu gebildet. Somit ist eine ausreichend hohe thermische Leitfähigkeit des Hauptkörpers realisierbar.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Hauptkörper eine Montagefläche auf. Die Montagefläche dient zur mechanischen und thermischen Verbindung mit einem Bauteil. Das Bauteil, beispielsweise ein optoelektronisches Bauelement, ist an der Montagefläche befestigbar, so dass im Betrieb entstehende Wärme über die Montagefläche in den Hauptkörper einkoppelbar ist und abführbar ist. zudem ist die Montagefläche ausgebildet, das Bauteil mechanisch zu tragen und zu stabilisieren.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Hauptkörper eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung durchdringt den Hauptkörper entlang einer ersten Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Hauptkörpers. In der Haupterstreckungsebene weist der Träger eine größere Ausdehnung auf als quer zur Haupterstreckungsebene entlang der ersten Richtung. Die erste Richtung erstreckt sich insbesondere senkrecht zur Montagefläche. Die Ausnehmung ist beispielsweise mittels Ohren in den Hauptkörper eingebracht. Die Ausnehmung durchdringt den Hauptkörper entlang der ersten Richtung insbesondere vollständig. Die Ausnehmung weist beispielsweise in einem Querschnitt in der Haupterstreckungsebene eine runde Form auf. Auch andere Formen sind möglich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in der Ausnehmung eine elektrisch isolierende Füllung angeordnet. Die elektrisch isolierende Füllung ist insbesondere mit dem Hauptkörper, der die Ausnehmung umgibt, in direktem Kontakt. Der Hauptkörper ist an der Ausnehmung mittels der elektrisch isolierenden Füllung elektrisch isoliert, so dass kein oder kein wesentlicher Stromfluss von dem Hauptkörper durch die elektrisch isolierende Füllung hindurch möglich ist. Die elektrisch isolierende Füllung ist beispielsweise mit einem Polymer oder einer Keramik gebildet. Insbesondere ist die Füllung mittels eines Druckprozesses in die Ausnehmung eingebracht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Füllung eine weitere Ausnehmung auf. Die weitere Ausnehmung durchdringt die Füllung entlang der ersten Richtung, insbesondere vollständig. Die Ausnehmung und die weitere Ausnehmung sind insbesondere konzentrisch oder nahezu konzentrisch ausgebildet. Die weitere Ausnehmung ist beispielsweise mittels Bohren in die Füllung eingebracht. Ein Durchmesser der weiteren Ausnehmung ist insbesondere kleiner als ein Durchmesser der Ausnehmung. Die Ausnehmung ist insbesondere im Querschnitt in der Haupterstreckungsebene vollständig von der isolierenden Füllung umgeben. Entlang der ersten Richtung ist die weitere Ausnehmung an dem ersten Ende und dem zweiten Ende offen. Die weitere Ausnehmung ist mittels der Füllung elektrisch von dem Hauptkörper isoliert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umgibt eine Innenwand der Füllung die weitere Ausnehmung. Die Innenwand weist beispielsweise die Form einer Zylindermantelfläche auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Innenwand mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen. Beispielsweise weist die elektrisch leitfähige Beschichtung Kupfer aus oder ist aus Kupfer gebildet. Beispielsweise ist die elektrisch leitfähige Beschichtung galvanisch auf die Innenwand der Füllung aufgebracht. Die elektrisch leitfähige Beschichtung erstreckt sich in der weiteren Ausnehmung entlang der ersten Richtung durch den Hauptkörper hindurch. Die elektrisch leitfähige Beschichtung ist vom Hauptkörper beabstandet. Die Füllung trennt den Hauptkörper und die Beschichtung voneinander. Der Hauptkörper und die elektrisch leitfähige Beschichtung sind mittels der Füllung elektrisch voneinander isoliert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden die Füllung und die elektrisch leitfähige Beschichtung eine Durchkontaktierung durch den Hauptkörper. Die Durchkontaktierung ist in der Ausnehmung des Hauptkörpers ausgebildet, um die Seite mit der Montagefläche mit einer entlang der ersten Richtung gegenüberliegende Seite des Hauptkörpers elektrisch miteinander zu verbinden. Der Hauptkörper selbst, insbesondere der Bereich an dem die Montagefläche ausgebildet ist, dient dabei nicht zum elektrischen Leiten, sondern primär zum Abführen von im Betrieb entstehender Wärme des Bauteils.
  • Das Bauteil, das beispielsweise ein elektronisches Hochleistungsbauteil wie beispielsweise eine Hochleistungs-LED ist, produziert im Betrieb neben intensivem Licht auch viel Abwärme. Diese Abwärme ist mittels des Trägers effizient abführbar. Dadurch ist das Bauteil verlässlich betreibbar und beispielsweise eine gewünschte Helligkeit erreichbar. Zudem ermöglicht der Träger ein Einbinden in eine Anordnung mittels Löten.
  • Dem hier beschriebenen Träger liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Keramiksubstrate für Hochleistungs-LEDchips weisen beispielsweise auf ihrer Unterseite mehrere Kontaktpads zur elektrischen Kontaktierung sowie ein Kontaktpad zur thermischen Kontaktierung auf. Alternativ werden Metalllegierungssubstrate eingesetzt. Diese weisen Pads auf, die den thermischen und elektrischen Kontakt in sich kombinieren. Zudem weisen Legierungen häufig einen geringeren Wärmeleitkoeffizienten auf, insbesondere einem Wärmeleitkoeffizienten von weniger als 200 W/(m K). Die Dicke ist zudem meist beschränkt auf weniger als 500 µm und weist im Vergleich zu einer Metallkernplatine eine reduzierte Wärmespreizung und eine geringere mechanische Stabilität auf.
  • Der hier beschriebene Träger macht nun unter anderem von der Idee Gebrauch, dass ein Träger aus einem reinen Kupfer mit einer ausreichenden Dicke sehr gute thermische Eigenschaften aufweist. Zudem kann auf ein Fixieren mittels Schrauben oder Klemmen verzichtet werden. Der hier beschriebene Träger kombiniert so die Vorteile des Keramiksubstrats, eines Metalllegierungssubstrats und einer Metallkernplatine. Der Hauptkörper ist hauptsächlich aus reinem Kupfer gebildet. Entlang der ersten Richtung weist der Hauptträger eine ausreichende Dicke auf, um im Betrieb wie gewünscht ausreichend Wärme abführen zu können. Die Dicke ist beispielsweise im Bereich von 1 mm, beispielsweise zwischen 0,75 und 1,25 mm. Aufgrund der elektrisch vom Hauptkörper isolierten Durchkontaktierung mittels der Beschichtung sind die thermische Anbindung des Trägers und die elektrische Anbindung getrennt voneinander ausgeführt. Insbesondere sind eine Mehrzahl elektrischer Kontaktstellen und eine davon getrennte thermische Koppelfläche realisierbar. Der Träger weist somit eine hohe thermische Leitfähigkeit auf und ist zur elektrischen und thermischen Anbindung verlötbar. Dadurch ist ein oberflächenmontierbarer Träger ausgebildet (SMT). Der Träger mit dem Hauptkörper aus insbesondere reinem Kupfer weist eine thermische Leitfähigkeit von etwa 400 W/(m K) auf. Diese ist insbesondere deutlich höher als bei Keramiksubstraten oder herkömmlichen Leadframes. Der Träger ist zudem elektrisch und thermisch mittels Auflöten kontaktierbar, was den Träger insbesondere von herkömmlichen kupferbasierten Metallkernsubstraten unterscheidet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger ein elektrisches Kontaktpad zur elektrischen Kopplung mit dem Bauteil auf. Das Kontaktpad ist von dem Hauptkörper elektrisch isoliert. Das Kontaktpad ist mit der Beschichtung elektrisch verbunden. Das Kontaktpad ist somit von einer der Montageseite abgewandten Seite des Trägers mittels der Durchkontaktierung elektrisch kontaktierbar. Das elektrische Kontaktpad zur elektrischen Kopplung des Bauteils ist von der Montagefläche zur thermischen Kopplung mit dem Bauteil getrennt ausgebildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Hauptkörper gleichgerichtet zur Haupterstreckungsebene eine erste Ebene auf. Die Montagefläche ist in der ersten Ebene angeordnet. Das Kontaktpad ist entlang der ersten Richtung versetzt zu der ersten Ebene angeordnet. Die Montagefläche und das Kontaktpad sind somit entlang der ersten Richtung versetzt zueinander angeordnet. Somit wird eine elektrische Isolierung zwischen dem Hauptkörper mit der Montagefläche und dem Kontaktpad ermöglicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein elektrisch isolierendes Material entlang der ersten Richtung zwischen dem Kontaktpad und dem Hauptkörper angeordnet. Dadurch ist das Kontaktpad elektrisch von dem Hauptkörper isoliert. Zudem verursacht das elektrisch isolierende Material die versetzte Anordnung des Kontaktpads zu der Montagefläche. Das elektrisch isolierende Material ist beispielsweise ein Polymer oder ein anderes Dielektrikum.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Montagefläche auf einem entlang der ersten Richtung über die erste Ebene vorspringenden Bereich angeordnet. Der Hauptkörper weist den vorspringenden Bereich auf. Lateral neben der Montagefläche an dem vorspringenden Bereich ist das Kontaktpad insbesondere in der gleichen Ebene wie die Montagefläche ausgebildet. Zwischen dem Kontaktpad und dem Hauptkörper, der im Vergleich zum vorspringenden Bereich lateral neben dem vorspringenden Bereich zurückgesetzt ist, ist das isolierende Material angeordnet. Dadurch ist das Kontaktpad elektrisch von dem Hauptkörper und der Montagefläche isoliert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger eine elektrisch leitfähige Kontaktstelle auf. Die elektrisch leitfähige Kontaktstelle ist an einer der Montagefläche abgewandten Seite des Hauptkörpers angeordnet. Die Kontaktstelle ist von dem Hauptkörper elektrisch isoliert. Die Kontaktstelle ist mit der Beschichtung elektrisch leitfähig verbunden. Die Kontaktstelle bildet eine elektrische Kontaktierung des Trägers zu einem weiteren Substrat. Die elektrische Kontaktstelle ist insbesondere lötfähig, also beispielsweise mittels Löten elektrisch leitfähig mit dem weiteren Substrat verbindbar. Die elektrisch leitfähige Kontaktstelle ist mittels der Beschichtung mit dem Kontaktpad elektrisch leitfähig verbunden. Die Durchkontaktierung ermöglicht das Ausbilden der elektrisch leitfähigen Kontaktstelle auf der der Montagefläche abgewandten Seite, und das Ausbilden des Kontaktpads auf der Seite der Montagefläche.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Innenraum der Durchkontaktierung von der Beschichtung lateral begrenzt. Die Beschichtung umgibt einen Innenraum. Der Innenraum ist gemäß Ausführungsbeispielen hohl beziehungsweise mit Luft gefüllt. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist der Innenraum mit einer weitere Füllung befüllt. Die weitere Füllung verhindert insbesondere während der Herstellung ein Eindringen von Lot oder anderen Elementen in die Durchkontaktierung, insbesondere in den Innenraum.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger eine Mehrzahl von korrespondierend zueinander ausgebildeten Durchkontaktierungen auf. Die Durchkontaktierungen sind insbesondere jeweils wie hier beschrieben ausgebildet und weisen jeweils die Füllung und die Beschichtung auf.
  • Es wird des Weiteren eine Anordnung angegeben, die einen Träger und ein Substrat aufweist. Die Anordnung weist insbesondere einen hier beschriebenen Träger auf. Sämtliche für den Träger geltenden Merkmale und Vorteile sind auch für den Träger der Anordnung und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Träger an einer der Montagefläche abgewandten Seite des Hauptkörpers an dem Substrat befestigt. Das Substrat weist zumindest eine Leiterbahn und zumindest eine Wärmesenke auf. Der Hauptkörper ist thermisch leitfähig unmittelbar an der Wärmesenke angebunden. Die Beschichtung ist elektrisch leitfähig mit der Leiterbahn verbunden. Insbesondere sind der Träger und das Substrat mittels Löten miteinander verbunden. Insbesondere ist eine großflächige Anbindung des Hauptkörpers an der Wärmesenke realisiert. Somit ist eine verlässliche Abfuhr von im Betrieb auftretender Wärme mittels des Trägers in das Substrat möglich. Das Substrat weist beispielsweise Kupfer auf oder ist aus Kupfer gebildet.
  • Beispielsweise weist die Anordnung mehrere Träger auf, die mit einem gemeinsamen Substrat in direktem Kontakt stehen. Beispielsweise ist mittels des Substrats sowohl eine elektrische Kontaktierung als auch eine thermische Kontaktierung der Träger und der auf dem Träger angeordneten elektronischen Bauteilen möglich.
  • Es wird des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Trägers angegeben. Mit dem Verfahren ist es insbesondere möglich, einen hier beschriebenen Träger herzustellen. Entsprechend sind sämtliche für den Träger beschriebenen Merkmale und Vorteile auch für das Verfahren gültig und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird Hauptkörper aus einem Material bereitgestellt, das eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 380 W/(m K) aufweist. Der Hauptkörper weist eine Montagefläche zur mechanischen und thermischen Verbindung mit einem Bauteil auf. Eine Ausnehmung wird in den Hauptkörper vollständig entlang einer ersten Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Hauptkörpers eingebracht. Beispielsweise wird die Ausnehmung in den Hauptkörper gebohrt. Die Ausnehmung erstreckt sich vollständig durch den Hauptkörper hindurch.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine elektrisch isolierende Füllung in die Ausnehmung eingebracht. Beispielsweise weist die elektrisch isolierende Füllung ein Polymer auf. Beispielsweise wird die elektrisch isolierende Füllung in die Ausnehmung gedruckt. Die isolierende Füllung füllt beispielsweise die Ausnehmung zunächst vollständig aus.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine weitere Ausnehmung in die Füllung vollständig entlang der ersten Richtung eingebracht. Beispielsweise wird die weitere Ausnehmung mittels Bohren in die Füllung eingebracht. Die weitere Ausnehmung erstreckt sich vollständig durch die Füllung hindurch.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die weitere Ausnehmung von einer Innenwand der Füllung umgeben. Die Innenwand der Füllung wird mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung beschichtet. Beispielsweise wird die Innenwand galvanisch beschichtet. Dadurch wird gemäß zumindest einer Ausführungsform eine Durchkontaktierung durch den Hauptkörper ausgebildet. Die elektrisch leitfähige Beschichtung ist elektrisch von dem Hauptkörper isoliert. Wird durch das Einbringen der elektrisch isolierenden Füllung in die Ausnehmung des Hauptkörpers realisiert, in die wiederum die weitere Ausnehmung eingebracht wird. Die elektrisch isolierende Füllung trennt somit den Hauptkörper von der leitfähigen Beschichtung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bereitstellen des Hauptkörpers ein Ausbilden der Montagefläche des Hauptkörpers auf einem entlang der ersten Richtung vorspringenden Bereich des Hauptkörpers. Elektrisch isolierendes Material wird seitlich lateral des vorspringenden Bereichs angeordnet. Ein Kontaktpad wird an einer dem Hauptkörper abgewandten Seite des elektrisch isolierenden Materials ausgebildet. Das Kontaktpad wird so ausgebildet, dass es elektrisch mit der Beschichtung verbunden ist. Somit ist es möglich, den Träger so herzustellen, dass das Kontaktpad und die Montagefläche voneinander elektrisch getrennt sind. Dadurch sind die thermische Anbindung und die elektrische Anbindung voneinander getrennt realisiert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bereitstellen des Hauptkörpers ein Beschichten einer Hauptfläche des Hauptkörpers mit einem elektrisch isolierenden Material. Das elektrisch isolierende Material wird in einem Bereich entfernt. Dadurch wird die Montagefläche des Hauptkörpers freigelegt. Ein Kontaktpad wird an einer dem Hauptkörper abgewandten Seite des elektrisch isolierenden Materials ausgebildet. Das Kontaktpad ist mit der Beschichtung verbunden. Somit ist eine Trennung der elektrischen Anbindung und der thermischen Anbindung an dem Träger realisiert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Koppelfläche an einer der Montagfläche abgewandten Seite des Hauptkörpers ausgebildet. Die Koppelfläche dient zur unmittelbaren Anbindung des Hauptkörpers an einer Wärmesenke eines Substrats.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bereitstellen des Hauptkörpers ein Bereitstellen des Hauptkörpers aus Kupfer. Der Hauptkörper besteht insbesondere nahezu vollständig oder vollständig aus reinem Kupfer, beispielsweise zu 99,8 % oder mehr aus Kupfer.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den folgenden, in Zusammenhang mit den Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Gleiche, gleichartige und gleichwirkende Elemente können darin mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 2 eine schematische Darstellung eines Trägers gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 3 eine schematische Schnittansicht eines Trägers gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 4 eine schematische Darstellung eines Details des Trägers gemäß 3,
    • 5 eine schematische Darstellung eines Träger gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 6 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 7 eine schematische Schnittansicht einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 8 eine schematische Schnittansicht einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 9 eine schematische Darstellung eines Trägers gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
    • 10 eine schematische Schnittansicht eines Trägers gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 200. Die Anordnung 200 weist einen Träger 100 sowie ein Substrat 120 auf. Der Träger 100 und das Substrat 120 sind miteinander verbunden, beispielsweise mittels einer Lötverbindung. Die Lötverbindung weist beispielsweise ein Lot 127 auf.
  • Der Träger 100 ist insbesondere ausgebildet, ein elektronisches Bauteil 300 (5) elektrisch und thermisch zu kontaktieren, beispielsweise ein optoelektronisches Bauteil wie eine LED oder einen LED-Chip.
  • Der Träger 100 weist einen Hauptkörper 101 auf. Der Hauptkörper 101 ist aus Kupfer gebildet und besteht im Wesentlichen aus reinem Kupfer. Daraus ergibt sich eine thermische Leitfähigkeit des Hauptkörpers 101 von mindestens 380 W/mK, insbesondere von etwa 400 W/mK. Ein Material 102 des Hauptkörpers 101 ist so gewählt, dass sich die ausreichend hohe thermische Leitfähigkeit ergibt. Das Material 102 ist insbesondere Kupfer beziehungsweise zu mindestens 99,8 %, beispielsweise zu mindestens 99,9 %, Kupfer.
  • Der Hauptkörper 101 weist eine Montagefläche 103 auf. Die Montagefläche 103 dient zum Tragen des Bauteils 300. Die Montagefläche 103 bildet eine mechanische sowie thermische Schnittstelle zwischen dem Hauptkörper 101 und dem Bauteil 300.
  • Zur elektrischen Kontaktierung des Bauteils 300 weist der Träger 100 mindestens ein Kontaktpad 112 auf, insbesondere mehrere Kontaktpads 112.
  • Das Kontaktpad 112 ist mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 110 elektrisch leitfähig verbunden. Insbesondere sind das Kontaktpad 112 und die Beschichtung 110 zumindest teilweise in direktem Kontakt miteinander. Die Beschichtung 110 erstreckt sich entlang einer ersten Richtung x durch den Hauptkörper 101 hindurch zu einer der Montagefläche 103 abgewandten Seite 117 des Hauptkörpers 101. An der Seite 117 ist die Beschichtung 110 elektrisch leitfähig mit einer Kontaktstelle 116 verbunden. Die Kontaktstelle 116 dient zur elektrischen Kontaktierung des Trägers 100. Die Seite des Hauptkörpers 101, an der die Montagefläche 103 ausgebildet ist, und die davon abgewandte Seite 117 des Hauptkörpers 101 sind somit mittels einer Durchkontaktierung 111 elektrisch miteinander verbunden. Die Durchkontaktierung 111, das Kontaktpad 112 und die Kontaktstelle 116 sind insbesondere jeweils elektrisch von der Montagefläche 103 und dem Hauptkörper 101 isoliert.
  • Der Hauptkörper 101 weist eine Ausnehmung 105 auf. Die Ausnehmung 105 durchdringt den Hauptkörper 101 entlang der x-Richtung vollständig. Der Hauptkörper 101 weist eine Haupterstreckungsebene auf, die insbesondere durch die y-Richtung und z-Richtung aufgespannt wird. Quer dazu ist der Hauptkörper 101 von der Ausnehmung 105 durchdrungen.
  • Die Ausnehmung 105 ist zumindest teilweise mit einer elektrisch isolierenden Füllung 107 aufgefüllt. Die Füllung 107 ist beispielsweise ein Kunststoff oder ein anderes elektrisch isolierendes Material. Die Füllung 107 ist beispielsweise in die Ausnehmung 105 eingebracht, sodass die Füllung 107 die Ausnehmung 105 zunächst vollständig auffüllt.
  • In die Füllung 107 ist eine weitere Ausnehmung 108 eingebracht. Die weitere Ausnehmung 108 durchdringt die Füllung 107 entlang der ersten Richtung x vollständig. Beispielsweise ist die weitere Ausnehmung 108 in die Füllung 107 eingebohrt oder anderweitig eingebracht, sodass die Füllung 107 entlang der ersten Richtung vollständig durchdrungen ist. Eine Innenwand der Füllung 109 umgibt die weitere Ausnehmung 108 lateral in der y- und in der z-Richtung.
  • Die Innenwand der Füllung 109 ist mit der Beschichtung 110 beschichtet. Die Beschichtung 110 in der weiteren Ausnehmung 108 weist somit die Form einer Zylindermantelfläche auf. Insbesondere ist die weitere Ausnehmung 108 innerhalb der Beschichtung 110 hohl. Die Beschichtung 110 umgibt einen Innenraum 118. Der Innenraum 118 erstreckt sich insbesondere entlang der ersten Richtung durch den Hauptkörper 101 hindurch. Die Beschichtung 110 stellt somit eine elektrisch leitfähige Verbindung entlang der ersten Richtung x durch den Hauptkörper 1 hindurch dar. Diese elektrisch leitfähige Verbindung ist elektrisch von dem Hauptkörper 101 isoliert. Mittels der Durchkontaktierung 111 ist der Träger somit als oberflächenmontierbares Bauteil ausgebildet. Sowohl die elektrische Kontaktierung an der Kontaktstelle 116 als auch eine Koppelfläche 125 zur thermischen Anbindung des Trägers 100 sind an der Seite 117 ausgebildet.
  • Der Hauptkörper 101 ist ausreichend groß dimensioniert, um eine ausreichend große Wärmeabfuhr von dem Bauteil 300 zu dem Substrat 120 zu gewährleisten. Sowohl die Auswahl des Materials 102 als auch die Geometrie des Hauptkörpers 101 ermöglichen eine ausreichend gute Wärmeabfuhr im Betrieb des Bauteils 300.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1 ist die Montagefläche 103 an einem vorspringenden Bereich 115 des Hauptkörpers 101 angeordnet. Eine erste Ebene 113 des Hauptkörpers 101 ist entlang der x-Richtung versetzt zu der Montagefläche 103 angeordnet. Die erste Ebene 113 ist beispielsweise lateral von dem vorspringenden Bereich 115 mit einem elektrisch isolierenden Material 114 beschichtet. Entlang der ersten Richtung x ist auf einer dem Hauptkörper 101 abgewandten Seite 124 des elektrisch isolierenden Materials 114 das Kontaktpad 112 angeordnet. Entlang der ersten Richtung x ist zwischen dem Kontaktpad 112 und dem Hauptkörper 101 somit das isolierende Material 114 angeordnet.
  • Aufgrund der Anordnung der Montagefläche 103 auf dem vorspringenden Bereich 115 sind die Montagefläche 103 und das Kontaktpad 112 dennoch entlang der ersten Richtung x in einer gemeinsamen Ebene auf gleicher Höhe angeordnet. In der Ebene ist zwischen der Montagefläche 103 und dem Kontaktpad 112 auch isolierendes Material 114 angeordnet. An dieser Stelle ist es auch möglich, auf das isolierende Material 114 zu verzichten.
  • In der y-z-Ebne sind das Kontaktpad 112 und der vorspringende Bereich 115 mit der Montagefläche 103 voneinander beabstandet, sodass das Kontaktpad 112 und die Montagefläche 103 elektrisch voneinander isoliert sind. Entlang der ersten Richtung sind das Kontaktpad 112 und der Hauptkörper 101 mittels des isolierenden Materials 114 elektrisch voneinander isoliert.
  • Das Substrat 120 weist eine Leiterbahn 121 auf. Diese ist beispielsweise mit einer Spannungsquelle verbindbar. Das Substrat 120 weist zudem eine Wärmesenke 122 auf. Diese dient insbesondere zur Abfuhr von im Betrieb auftretender Wärme.
  • Der Träger 100 ist mit der Kontaktstelle 116 mit der Leiterbahn 121 verbunden. Die Kontaktstelle 116 und die Leiterbahn 121 sind unmittelbar miteinander elektrisch leitfähig verbunden. Die Leiterbahn 121 stellt so beispielsweise eine Stromversorgung für das Bauteil 300 bereit.
  • Der Hauptkörper 101 ist an der Koppelfläche 125 unmittelbar mit der Wärmesenke 122 verbunden. Zwischen der Koppelfläche 125 und der Wärmesenke 122 ist beispielsweise das Lot 127 angeordnet, das die mechanische Verbindung und eine thermisch leitfähige Verbindung zwischen dem Träger 100 und dem Substrat 102 realisiert. Somit ist eine thermische Anbindung 126 zwischen dem Träger 100 und dem Substrat 120 ausgebildet. Diese ist großflächig und leitfähig genug, um den gewünschten hohen Wärmetransport realisieren zu können.
  • Das Bauteil 300 ist an der Montagefläche 103 anbringbar, beispielsweise ist das Bauteil 300 mittels Gold-Zinn-Dünnfilmlötens mit dem Träger 100 verbunden. An der Montagefläche 103 ist die mechanische Verbindung mit dem Bauteil 300 und die thermische Verbindung realisiert. Entlang der ersten Richtung x unterhalb des Bauteils 300 wird mittels des Hauptkörpers 101 eine Wärmespreizung erzielt. Der Träger 100 ist großflächig nach unten mittels der Koppelfläche 125 mit dem Substrat 102 thermisch angebunden.
  • Die elektrische Kontaktierung erfolgt auf der Oberseite des Trägers 101 durch auf das Dielektrikum 114 aufgebrachtes Kupfer, das das Kontaktpad 112 ausbildet. Beispielsweise erfolgt die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktpad 112 und dem Bauteil 300 mittels Wire-Bond.
  • In den Hauptkörper 101 ist die Ausnehmung 105 eingebracht. Diese ist mit dem Dielektrikum 107 aufgefüllt. Danach wird das Dielektrikum 107 wieder durchgebohrt. Danach wird die Beschichtung 110 aufmetallisiert. Somit wird ein durchgehender elektrischer Kontakt von der Oberseite zu der Unterseite 117 des Trägers 100 realisiert. Dabei ist es insbesondere vermeidbar, das elektrische Potential der thermischen Montagefläche 103 festzulegen.
  • Die Verbindung zwischen dem Träger 100 und dem Substrat 120 erfolgt beispielsweise mittels Dampfphasenlötens. Hierbei wird beispielsweise ein Zinnlot 127 verwendet. Das Substrat 120 ist beispielsweise eine Metallkernplatine. Der Träger 100 ermöglicht das thermische und elektrische Anbinden des Bauteils 300 auf Basis des Hauptkörpers 101 aus Kupfer. Hierdurch ist ein ausreichend hoher Wärmetransport und eine gute mechanische Stabilität erreichbar. Zudem ist ein oberflächenmontierbarer Träger 100 realisierbar.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Trägers 100. Mittig ist die Montagefläche 103 realisiert. Es sind zwei Kontaktpads 112 vorgesehen, die elektrisch voneinander isoliert sind. Jedes Kontaktpad 112 weist eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 111 auf, die insbesondere alle korrespondierend zu der Durchkontaktierung 111 ausgebildet sind, wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben. In 2 sind je Kontaktpad 112 drei Durchkontaktierungen 111 dargestellt. Es können auch mehr oder weniger Durchkontaktierungen 111 vorgesehen sein.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht des Trägers 100 entlang der Ebene A der 2.
  • Die Durchkontakteirungen 111 erstrecken sich entlang der ersten Richtung x vollständig durch den Hauptkörper 101 hindurch. Dabei ist das Kontaktpad 112 mittels des isolierenden Materials 114 elektrisch von dem Material 102 des Hauptkörpers 101 isoliert. Die Beschichtung 110 ist mittels der Füllung 107 elektrisch von dem Material 102 isoliert. In der yz-Ebene ist entlang der Richtung y zunächst der Hauptkörper 101 angeordnet. Daraufhin folgt die Füllung 107. Darauf folgt die Beschichtung 110. Darauf folgt der Innenraum 118. Darauf folgt wiederum die Beschichtung 110. Darauf folgt wiederum die Füllung 107. Darauf folgt Material 102 des Hauptkörpers 101. Korrespondierend dazu sind sämtliche Durchkontaktierungen 111 ausgebildet.
  • 4 zeigt eine Detaildarstellung einer Durchkontaktierung 111 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Die Ausnehmung 105 weist einen ersten Durchmesser 128 auf. Der erste Durchmesser 128 ist insbesondere im Millimeterbereich. Beispielsweise weist der erste Durchmesser einen Wert von 1,5 bis 3 mm auf, beispielsweise 2,5 mm.
  • Die weitere Ausnehmung 108 weist einen zweiten Durchmesser 129 auf. Der zweite Durchmesser 129 ist kleiner als der erste Durchmesser 128. Der erste Durchmesser 128 ist beispielsweise doppelt so groß wie der zweite Durchmesser 129. Der erste Durchmesser 128 ist beispielsweise um einen Faktor 1,5 bis Faktor 3 größer als der zweite Durchmesser 129. Der zweite Durchmesser 129 ist beispielsweise in einem Bereich von 0,5 mm bis 1 mm.
  • Der Hauptkörper 101 weist entlang der ersten Richtung x eine Dicke 130 auf. Die Dicke 130 ist beispielsweise etwa 1 mm, beispielsweise zwischen 0,8 und 2 mm. Entlang der x-Richtung oberhalb und unterhalb des Hauptkörpers 101 ist lateral neben der Montagefläche 103 das elektrisch isolierende Material 114 angeordnet.
  • 5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Ebene B der 2. Zudem ist das Bauteil 300 schematisch gezeigt.
  • Entlang der ersten Richtung x sind die Kontaktpads 112 jeweils von der ersten Ebene 113 des Hauptkörpers 101 beabstandet angeordnet. Entlang der ersten Richtung x ist zwischen den Kontaktpads 112 und dem Hauptkörper 101 jeweils das elektrisch isolierende Material 114 angeordnet. Im Bereich der Montagefläche 103 erstreckt sich der vorspringende Bereich 115 des Hauptkörpers 101 in die erste Richtung durch das isolierende Material 114 hindurch. Mehrere strukturierte elektrische Kontaktpads 112, die auch als elektrische Leiterbahnen bezeichnet werden können, sind auf der Oberseite des Trägers 100 ausgebildet.
  • Mehrere elektrische Kontaktierungen, die mittels den Kontaktstellen 116, der Beschichtung 110 und der Kontaktpads 112 gebildet sind, können parallel geschaltet werden.
  • 6 zeigt eine Aufsicht auf die Anordnung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Träger 100 ist auf dem Substrat 120 angeordnet und elektrisch mit Leiterbahnen 121 verbunden.
  • 7 zeigt eine Schnittansicht der Anordnung 200 gemäß 6. Der Träger 100 ist mittels des Lots 127 an der Koppelfläche 125 thermisch an dem Bad 120 angebunden. Elektrisch ist die Verbindung zwischen den Durchkontaktierungen 111 und den Leiterbahnen 121 hergestellt.
  • 8 zeigt einen Querschnitt im Bereich der Durchkontaktierungen 111. Das Lot 127 kann bei ungefülltem Innenraum 118 in die Durchkontaktierungen 111, insbesondere in den Innenraum 118, eindringen.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen ist eine weitere Füllung 119 in dem Innenraum 118 der Durchkontaktierung 111 vorgesehen. Beispielsweise ist die weitere Füllung 119 in den Innenraum eingedrückt, um ein Eindringen des Lots 127 zu vermeiden. Dadurch ist ein unkontrolliertes Ausbreiten des Lots 127 vermeidbar. Dadurch wird insbesondere die Ausrichtung des Trägers 100 relativ zu dem Substrat 120 verlässlicher und ein Verkippen ist vermeidbar. Auf die weitere Füllung 119 ist gemäß weiteren Ausführungsbeispielen jedoch verzichtbar. Die weitere Füllung 119 ist gemäß Ausführungsbeispielen an der Oberseite und/oder an der Unterseite mit Kupfer planarisiert. Somit wird die elektrische Anbindbarkeit verbessert und ein Aufsteigen des Lots 127 in den Innenraum 118 vermieden.
  • 9 und 10 zeigen den Träger 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Durchkontaktierungen 111 entsprechen den Durchkontaktierungen wie bisher beschrieben.
  • Im Unterschied zu dem Träger 100 gemäß der 1 bis 8 weist der Träger 100 gemäß den 9 und 10 keinen vorspringenden Bereich 115 auf.
  • Die Montagefläche 103 ist in der Ebene 113 ausgebildet. Der Hauptkörper 101 weist an der Montagefläche 103 eine ebene Hauptfläche 106 auf. Auf die Hauptfläche 106 ist das isolierende Material 114 aufgebracht. Während der Herstellung wird das isolierende Material 114 insbesondere zunächst vollflächig auf die Hauptfläche 106 aufgebracht. Nachträglich wird das isolierende Material 114 in einem Bereich 123 wieder entfernt, um die Montagefläche 103 wieder freizulegen. Im Bereich 123 ist somit kein isolierendes Material 114 angeordnet.
  • Auf der dem Hauptkörper 101 abgewandten Seite 124 des elektrisch isolierenden Materials 114 sind die Kontaktpads 112 angeordnet. Entlang der ersten Richtung x sind die Kontaktpads 112 somit beabstandet von der Montagefläche 103 angeordnet. Die Montagefläche 103 und die Kontaktpads 112 sind in unterschiedlichen Ebenen angeordnet.
  • In den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 8 mit dem vorspringenden Bereich 115 wird zur Herstellung des Hauptkörpers 101 das Kupfer geätzt, um den vorspringenden Bereich 115 und den dazu zurückgesetzten Bereich entlang der ersten Ebene 113 auszubilden. Danach wird das elektrisch isolierende Material 114 und das Kontaktpad 112 aufgebracht, um an der Oberseite den Träger 100 mit konstanter Höhe zu erhalten.
  • Im Unterschied dazu wird im Ausführungsbeispiel gemäß der 9 und 10 der Hauptkörper 101 nicht geätzt. Das elektrisch isolierende Material 114 wird als Dielektrikum zunächst ganzflächig auf die Hauptfläche 106 des Hauptkörpers 101 aufgebracht und nachfolgend wieder lokal entfernt, um den Zugang zum Hauptkörper 101 aus Kupfer freizulegen. Dadurch ist eine Anbringung des Bauteils 300 an dem Hauptkörper 101 aus Kupfer gewährleistet.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist es auch möglich das elektrisch isolierende Material 114 bereits strukturiert so aufzubringen, dass die Montagefläche 103 frei bleibt.
  • Der Träger 100 bildet eine Schnittstelle für das Bauteil 300 aus, die eine ausreichend effiziente Abfuhr der im Betrieb entstandenen Abwärme des Bauteils 300 ermöglicht. Dabei ist der Träger 100 mittels Löten in weitere elektrische Schaltungen wie das Substrat 120 einbindbar. Somit ist ein Träger 100 mit sehr hoher thermischer Leitfähigkeit realisiert, der zur elektrischen und thermischen Anbindung verlötet werden kann, insbesondere als oberflächenmontierbares Bauteil.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Träger
    101
    Hauptkörper
    102
    Material
    103
    Montagefläche
    105
    Ausnehmung
    106
    Hauptfläche
    107
    Füllung
    108
    weitere Ausnehmung
    109
    Innenwand der Füllung
    110
    Beschichtung
    111
    Durchkontaktierung
    112
    Kontaktpad
    113
    erste Ebene
    114
    isolierendes Material
    115
    vorspringender Bereich
    116
    Kontaktstelle
    117
    abgewandte Seite des Hauptkörpers
    118
    Innenraum
    119
    weitere Füllung
    120
    Substrat
    121
    Leiterbahn
    122
    Wärmesenke
    123
    Bereich
    124
    Seite des elektrisch isolierenden Materials
    125
    Koppelfläche
    126
    thermische Anbindung
    127
    Lot
    128
    erster Durchmesser
    129
    zweiter Durchmesser
    130
    Dicke
    200
    Anordnung
    300
    Bauteil
    x, y, z
    Richtung

Claims (15)

  1. Träger (100), aufweisend: - einen Hauptkörper (101) aus einem Material (102), das eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 380 W/(m K) aufweist, wobei - der Hauptkörper (101) eine Montagefläche (103) aufweist zur mechanischen und thermischen Verbindung mit einem Bauteil (300), wobei - der Hauptkörper (101) eine Ausnehmung (105) aufweist, die den Hauptkörper (101) entlang einer ersten Richtung (x) senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Hauptkörpers durchdringt, - in der Ausnehmung (105) eine elektrisch isolierende Füllung (107) angeordnet ist, die eine weitere Ausnehmung (108) aufweist, die die Füllung (107) entlang der ersten Richtung (x) durchdringt, - eine die weitere Ausnehmung (108) umgebende Innenwand (109) der Füllung (107) mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (110) versehen ist, um eine Durchkontaktierung (111) durch den Hauptkörper (101) zu bilden.
  2. Träger nach Anspruch 1, aufweisend: - ein elektrisches Kontaktpad (112) zur elektrischen Kopplung mit dem Bauteil (300), wobei das Kontaktpad (112) von dem Hauptkörper (101) elektrisch isoliert ist und das mit der Beschichtung (110) elektrisch verbunden ist.
  3. Träger nach Anspruch 2, bei dem der Hauptkörper (101) gleichgerichtet zur Haupterstreckungsebene eine erste Ebene (113) aufweist, wobei die Montagefläche (103) in der ersten Ebene (113) angeordnet ist, und das Kontaktpad (112) entlang der ersten Richtung (x) versetzt zu der ersten Ebene (113) angeordnet ist.
  4. Träger nach Anspruch 2 oder 3, bei dem ein elektrisch isolierendes Material (114) entlang der ersten Richtung (x) zwischen dem Kontaktpad (112) und dem Hauptkörper (101) angeordnet ist.
  5. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Hauptkörper (101) gleichgerichtet zur Haupterstreckungsebene eine erste Ebene (113) aufweist, wobei die Montagefläche (103) auf einem entlang der ersten Richtung (x) über die erste Ebene (113) vorspringenden Bereich (115) angeordnet ist.
  6. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend eine elektrisch leitfähige Kontaktstelle (116) an einer der Montagefläche (103) abgewandten Seite (117) des Hauptkörpers (101), wobei die Kontaktstelle (116) von dem Hauptkörper (101) elektrisch isoliert ist und mit der Beschichtung (110) elektrisch leitfähig verbunden ist.
  7. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein Innenraum (118), der von der Beschichtung (110) lateral begrenzt ist, eine weitere Füllung (119) aufweist.
  8. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend eine Mehrzahl von korrespondierend zueinander ausgebildeten Durchkontaktierungen (111).
  9. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Material (102) des Hauptkörpers Kupfer ist.
  10. Anordnung umfassend ein Substrat (120) und einen Träger (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem - an einer der Montagefläche (103) abgewandten Seite des Hauptkörpers (101) der Träger (100) an dem Substrat (120) befestigt ist, wobei - das Substrat (120) zumindest eine Leiterbahn (121) und zumindest eine Wärmesenke (122) aufweist, - der Hauptkörper (101) unmittelbar thermisch leitfähig an der Wärmesenke (122) angebunden ist, und - die Beschichtung (110) elektrisch leitfähig mit der Leiterbahn (121) verbunden ist.
  11. Verfahren zum Herstellen eines Trägers (100), umfassend: - Bereitstellen eines Hauptkörpers (101) aus einem Material (102), das eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 380 W/(m K) aufweist, wobei der Hauptkörper (101) eine Montagefläche (103) zur mechanischen und thermischen Verbindung mit einem Bauteil (300) aufweist, - Einbringen einer Ausnehmung (105) in den Hauptkörper (101) vollständig entlang einer ersten Richtung (x) senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Hauptkörpers (101), - Einbringen einer elektrisch isolierenden Füllung (107) in die Ausnehmung (105), - Einbringen einer weiteren Ausnehmung (108) in die Füllung (107) vollständig entlang der ersten Richtung (x), - Beschichten einer die weitere Ausnehmung (108) umgebenden Innenwand (109) der Füllung (107) mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (110), und dadurch - Ausbilden einer Durchkontaktierung (111) durch den Hauptkörper (101).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Bereitstellen des Hauptkörpers (101) umfasst: - Ausbilden der Montagefläche (103) des Hauptkörpers (101) auf einem entlang der ersten Richtung (x) vorspringenden Bereich (115) des Hauptkörpers (101), - Anordnen von elektrisch isolierendem Material (114) lateral seitlich des vorspringenden Bereichs (115), - Ausbilden eines Kontaktpads (112) an einer dem Hauptkörper (101) abgewandten Seite (124) des elektrisch isolierenden Materials (114), das elektrisch mit der Beschichtung (110) verbunden ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das Bereitstellen des Hauptkörpers (101) umfasst: - Beschichten einer Hauptfläche (106) des Hauptkörpers (101) mit einem elektrisch isolierenden Material (114), - Entfernen des elektrisch isolierenden Materials (114) in einem Bereich (123), und dadurch - Freilegen der Montagefläche (103) des Hauptkörpers (101), - Ausbilden eines Kontaktpads (112) an einer dem Hauptkörper (101) abgewandten Seite (124) des elektrisch isolierenden Materials (114), das elektrisch mit der Beschichtung (110) verbunden ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, - Ausbilden einer Koppelfläche (125) an einer der Montagfläche (103) abgewandten Seite (117) des Hauptkörpers (101) zur unmittelbaren Anbindung des Hauptkörpers (101) an einer Wärmesenke (122) eines Substrats (120).
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem das Bereitstellen des Hauptkörpers (101) umfasst: - Bereitstellen des Hauptkörpers (101) aus Kupfer.
DE102018131954.1A 2018-12-12 2018-12-12 Träger, anordnung mit einem träger und verfahren zum herstellen eines trägers Withdrawn DE102018131954A1 (de)

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI728940B (zh) * 2020-11-19 2021-05-21 欣興電子股份有限公司 封裝載板及其製作方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030136577A1 (en) * 2002-01-24 2003-07-24 Fujitsu Limited Circuit board and method for fabricating the same, and electronic device
US20100246140A1 (en) * 2006-06-20 2010-09-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Circuit Board and Method for Manufacturing Semiconductor Modules and Circuit Boards
DE102015112536A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Steckmodul und Beleuchtungsanordnung für den Innenraum einer Fahrzeugkabine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61287130A (ja) 1985-06-13 1986-12-17 Matsushita Electric Works Ltd 電子素子用チツプキヤリア
US20110156090A1 (en) * 2008-03-25 2011-06-30 Lin Charles W C Semiconductor chip assembly with post/base/post heat spreader and asymmetric posts
US8329510B2 (en) 2008-03-25 2012-12-11 Bridge Semiconductor Corporation Method of making a semiconductor chip assembly with a post/base heat spreader with an ESD protection layer
TWI351777B (en) * 2008-04-22 2011-11-01 Silicon Base Dev Inc Bade for light diode and its manufacturing method
KR101332032B1 (ko) * 2011-12-21 2013-11-22 삼성전기주식회사 방열기판 및 방열기판의 제조방법
DE102017126268A1 (de) 2017-11-09 2019-05-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Träger, Anordnung mit einem Substrat und einem Träger und Verfahren zum Herstellen eines Trägers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030136577A1 (en) * 2002-01-24 2003-07-24 Fujitsu Limited Circuit board and method for fabricating the same, and electronic device
US20100246140A1 (en) * 2006-06-20 2010-09-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Circuit Board and Method for Manufacturing Semiconductor Modules and Circuit Boards
DE102015112536A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Steckmodul und Beleuchtungsanordnung für den Innenraum einer Fahrzeugkabine

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