DE10361899A1

DE10361899A1 - Diodenlasersubelement und Anordnungen mit derartigen Diodenlasersubelementen

Info

Publication number: DE10361899A1
Application number: DE10361899A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr. Lorenzen
Original assignee: Jenoptik Laserdiode GmbH
Current assignee: LORENZEN, DIRK, DR., 16798 FUERSTENBERG, DE
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2023-12-23
Also published as: US7369589B2; US20050141575A1; DE10361899B4

Abstract

Es besteht die Aufgabe, die ausdehnungsangepasste Montage und die elektrische Kontaktierung von Laserdiodenelementen bautechnisch so miteinander zu verbinden, dass die Laserdiodenelemente zur Herstellung von vertikalen Diodenlaseranordnungen mit geringem Fertigungsaufwand gestapelt oder lateral in einer Ebene angeordnet werden können. DOLLAR A Die obere und die untere Lage eines wärmespreizenden Mehrlagensubstrates für ein Diodenlasersubelement, zwischen denen sich eine separierende Lage befindet, enthalten beabstandet zueinander angeordnete metallische Schichtenbereiche, von denen zur Bildung von Schichtenbereichspaaren jeder Schichtenbereich der oberen Lage mit einem Schichtenbereich der unteren Lage elektrisch leitend verbunden ist. Die separierende Lage enthält mindestens eine elektrisch isolierende Schicht aus nichtmetallischem Material und die Summe der Dicken metallischer Schichten im Mehrlagensubstrat übersteigt die Summe der Dicken nichtmetallischer Schichten zumindest in einem Teilbereich senkrecht zur Montagefläche für mindestens ein Laserdiodenelement.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Diodenlasersubelement mit mindestens einem, auf einer Montagefläche eines wärmespreizenden Mehrlagensubstrates aufgebrachten Laserdiodenelement, wobei das Mehrlagensubstrat stofflich miteinander verbunden, aus einer oberen, einer unteren und mindestens einer dazwischenliegenden separierenden Lage besteht
Laserdiodenelemente umfassen Einzellaserdioden und Laserdiodenbarren. Einzellaserdioden besitzen nur einen einzigen Laserdiodenemitter, der sich durch ein optisch zusammenhängendes aktives Gebiet definiert. Laserdiodenbarren sind monolithische Halbleiterlaser-Anordnungen von mindestens zwei optisch im Wesentlichen voneinander unabhängig betriebsfähigen Laserdiodenemittern. Die laterale Ausdehnung von Laserdiodenbarren ist abhängig von der Breite, dem Abstand und der Anzahl der Emitter. Typische Breiten liegen im Bereich von 1 bis 15 mm.
Für einen zuverlässigen Betrieb als Diodenlaser werden die Laserdiodenelemente auf eine Wärmesenke montiert, die die Verlustwärme spreizt und im Fall von Mikrokanalkühlern auch abführt. Die Oberseite der Wärmesenke ist dadurch definiert, dass sie die Fläche für die Montage des Laserdiodenelementes enthält.
Es ist bekannt, dass für die zuverlässige Lötmontage von Laserdiodenbarren auf Wärmesenken zwei wesentliche Bedingungen zu beachten sind: (a) die Verwendung eines Hartlotes bzw. die Durchführung einer Diffusionslötung mit isothermer Erstarrung und (b) die Verwendung einer Wärmesenke, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient dem des Laserdiodenmaterials bis auf etwa 1 ppm/K entspricht, um eine spannungsarme Lötung des im Vergleich mit Einzellaserdioden relativ breiten Laserdiodenbarrens zu erzielen.
Insbesondere für Hochleistungslaserdioden auf GaAs-Basis (d. h. deren Epitaxie auf einem GaAs-Substrat erfolgt) müssen spezielle Wärmesenkenausführungen gefunden werden, weil die hoch wärmeleitfähigen Materialien, die für eine Kühlung geeignet sind, entweder einen zu niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen (Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Bornitrid und Diamant liegen wenigstens 2 ppm/K unterhalb des Wertes für GaAs von 6,5 ppm/K) oder einen zu hohen (Aluminium, Gold, Kupfer, Silber liegen wenigstens 6 ppm/K oberhalb des Wertes für GaAs). Analoges gilt auch für Saphir-basierte Laserdiodenbarren mit GaN-Epitaxie und für Zinkselenidbasierte Laserdiodenbarren.
Bekannt ist es auch, Wärmesenken von hoher thermischer Leitfähigkeit mit einem dem Laserdiodensubstratmaterial (GaAs, Saphir, GaP, GaSb, ZnSe) entsprechenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten durch einen Mehrlagenaufbau mit Schichten aus Materialien mit höherem und niedrigerem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu konzipieren. Ein Beispiel ist das System Kupfer – Aluminiumnitrid – Kupfer. Derartige Wärmesenken können auch als Mikrokanalkühler ausgeführt werden. Im Interesse eines möglichst geringen thermischen Widerstandes können zur Schichtdickenvariation Ausnehmungen und Durchbrüche in die einzelnen Schichten oder Lagen eingebracht werden.
Die bekannten technischen Lösungen beziehen sich im Wesentlichen auf die thermo-mechanische Aufgabenstellung der Einstellung des passenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten und auf die thermische Aufgabenstellung einer optimierten Kühlung. Ein wichtiger Aspekt für den Betrieb und die Aufbautechnik eines Diodenlasers ist aber auch die Stromversorgung des Laserdiodenbarrens.
Die Wärmesenke stellt oft auch einen (den ersten) der zwei elektrischen Kontakte dar, weil die Laserdiode über einen ihrer Pole (Anode oder Kathode) die Hauptwärme abführen muss. Über den zweiten Pol kann eine geringere Nebenwärme abgeführt werden, die dann wesentlich wird, wenn der zweite elektrische Kontakt eine thermisch hoch leitfähige Verbindung zum Beispiel mit der Wärmesenke eingeht, die schon den ersten elektrischen Kontakt bereitstellt.

Nach dem Stand der Technik ( DE 101 13 943 A1 ) wird eine Metallfolie als elektrischer Bandleiter an die Nebenwärmeabfuhrseite des Laserdiodenbarrens montiert. Die thermische und mechanische Anbindung an die zumeist massivere Wärmesenke (elektrischer Kontakt der Hauptwärmeabfuhrseite) erfolgt mit elektrischer Isolierung gegenüber derselben über eine dünne elektrische Isolatorschicht etwa von der Dicke des Laserdiodenbarrens, zum Beispiel aus Polyimid oder Keramik. Damit befinden sich zwei Fügezonen zwischen der nebenwärmeabfuhrseitigen elektrischen Zuleitung, oberhalb und unterhalb der elektrischen Isolationsschicht, was einen nachteiligen Montageaufwand bedeutet.

Ein weiterer Nachteil bei bekannten Diodenlasern betrifft die Bereitstellungen von Anschlussmöglichkeiten bei elektrischen Kontaktelementen für die elektrische Versorgung des Laserdiodenbarrens über Stromkabel. Diese elektrischen Anschlussmöglichkeiten sind in der Regel in den elektrischen Kontaktelementen als Gewindebohrungen realisiert, die eine Befestigung der Stromzuführungskabel über Polschuhe mit Hilfe von Schrauben gestatten. Das hauptwärmeabfuhrseitige elektrische Kontaktelement ist, wie schon erwähnt, Bestandteil der Wärmesenke. Das nebenwärmeabfuhrseitige elektrische Kontaktelement wird nach dem Stand der Technik mit dem nebenwärmeabfuhrseitig stoffschlüssig mit dem Laserdiodenbarren verbundenen Leiter in elektrische Verbindung gebracht. Dies geschieht entweder direkt stoffschlüssig, indem das nebenwärmeabfuhrseitige elektrische Kontaktelement nur an dem Leiter befestigt wird, der seinerseits seine Zugentlastung über die stoffschlüssige Montage an die an der Wärmesenke befestigten elektrischen Isolationsschicht erhält, oder indirekt kraftschlüssig, indem das nebenwärmeabfuhrseitige elektrische Kontaktelement an die Wärmesenke oder an ein drittes Element angeschraubt wird. In beiden Fällen tritt erneut eine Kontakt- oder Fügezone auf, die einen nachteiligen Montageaufwand bedeutet.

Darüber hinaus beinhaltet sowohl der elektrische Kontakt der Anschlüsse über Polschuhe und Schrauben als auch ein kraftschlüssiger Kontakt des Kontaktelementes mit dem Bandleiter einen elektrischen Kontaktwiderstand, dessen Wärme im Betrieb effizient abgeführt werden sollte.

Eine weitere, nicht zufriedenstellend gelöste Aufgabe betrifft die modulare Integration von Diodenlaserelementen oder Diodenlasern in Anordnungen von mehreren Diodenlaserelementen oder Diodenlasern. Hier gibt es zahlreiche Vorschläge für vertikale Anordnungen (Stapel) und laterale Anordnungen (Zeilen) von Diodenlaserelementen, sowohl für konduktiv gekühlte Substrate als auch für konvektiv gekühlte Mikrokanalwärmesenken. Während in diesen vertikalen Diodenlaseranordnungen die Serienschaltung der Diodenlaserelemente in einfacher Weise dadurch realisiert wird, dass der nebenwärmeabfuhrseitig am Laserdiodenbarren befestigte Bandleiter eines ersten Diodenlaserelementes in direktem oder indirektem elektrischen Kontakt mit der Wärmesenke als hauptwärmeabfuhrseitigen elektrischen Kontakt eines zweiten, darüber liegenden Diodenlaserbauelementes steht, besteht für laterale Diodenlaseranordnungen das Problem, die vertikale elektrische Kontaktelementanordnung in eine lateral anzuordnende Serienschaltung der Diodenlaserelemente zu überführen. Diese Aufgabenstellung der Serienschaltung lateraler Diodenlaseranordnungen lässt sich auf jede ebene Anordnung von Diodenlaserelementen und Diodenlaserstapeln verallgemeinern.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, die ausdehnungsangepasste Montage und die elektrische Kontaktierung von Laserdiodenelementen bautechnisch so miteinander zu verbinden, dass die Laserdiodenelemente zur Herstellung von vertikalen Diodenlaseranordnungen mit geringem Fertigungsaufwand gestapelt und/oder lateral in einer Ebene angeordnet werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Diodenlasersubelement der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die obere und die untere Lage beabstandet zueinander angeordnete metallische Schichtenbereiche enthalten, von denen zur Bildung von Schichtenbereichspaaren jeder Schichtenbereich der oberen Lage mit einem Schichtenbereich der unteren Lage elektrisch leitend verbunden ist, dass die separierende Lage mindestens eine elektrisch isolierende Schicht aus nichtmetallischem Material enthält, und dass die Summe der Dicken metallischer Schichten im Mehrlagensubstrat die Summe der Dicken nichtmetallischer Schichten zumindest in einem Teilbereich senkrecht zur Montagefläche übersteigt.

Zur Herstellung elektrischer Kontakte zu dem mindestens einen Laserdiodenelement sind unterschiedliche Paare der elektrisch leitend verbundenen Schichtenbereiche vorgesehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Bei der Erfindung werden metallische Schichten eines zur Ausdehnungsanpassung geeigneten wärmespreizenden Mehrlagensubstrats in der oberen und der unteren Lage gleichzeitig dazu benutzt, elektrische Verbindungen zum Laserdiodenelement herzustellen und diese elektrischen Verbindungen in eine gemeinsame Ebene zu führen. Daraus resultieren besonders positive Eigenschaften, wie eine Oberflächenmontierbarkeit mit gleichzeitiger elektrischer Kontaktierung von erfindungsgemäßen Diodenlasersubelementen, die insbesondere für Diodenlaserstapel (Stacks) aus Diodenlasersubelementen und für laterale Anordnungen der oberflächenmontierbaren Diodenlasersubelemente auf Leiterplatten ausgenutzt werden kann.

Durch das erfindungsgemäß hergestellte Dickenverhältnis zwischen metallischen und nichtmetallischen Schichten ergibt sich mit Sicherheit an der Oberfläche wenigstens einer der Schichtenbereiche der oberen exponierten Lage ein linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient, der deutlich von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der nichtmetallischen Schichten abweicht und damit entweder in der Nähe des mittleren linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Laserdiodenbarrens liegt oder größer ist als dieser. Damit wird bei einer Lötung des Laserdiodenelementes auf das Mehrlagensubstrat der Eintrag von schädlichen (zu hohen) Zugspannungen vermieden.

Die Erfindung gewährleistet weiterhin die ausdehnungsangepasste Montage der Laserdiodenelemente auf Wärmesenken und besitzt den weiteren Vorteil einer Reduzierung der Anzahl von Fügezonen bei der Montage des elektrischen Verbindungselementes zu einem Kontakt des Laserdiodenelementes, da die Isolatormontage bereits bei der Herstellung des Mehrlagensubstrates durch die Ausbildung wenigstens einer separierenden nichtmetallischen Schicht stattgefunden hat.

Außerdem kann das elektrische Verbindungselement durch einen formschlüssigen Kontakt mit dem wärmespreizenden Mehrlagensubstrat und je nach Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Materialien und Materialstärke zu einer Verbesserung der Wärmeabfuhr über den substratabgewandten Pol des Laserdiodenelementes sorgen.

Die erfindungsgemäßen Diodenlasersubelemente lassen sich vorteilhaft auf unterschiedlich ausgebildete Trägerelemente montieren, die wiederum stapelbar sind.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
1a, 1a' eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Diodenlasersubelementes
1b, 1b' eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Diodenlasersubelementes
2, 2' eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Diodenlasersubelementes
3a eine Unteransicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Diodenlasersubelementes mit Kühlkanälen und Öffnungen für die Zu- und Abführung eines Kühlmediums
3b einen Schnitt durch das Diodenlasersubelement gemäß 3a
4a eine erste Ausführung eines oberflächenmontierbaren Diodenlaserstapels, bestehend aus Diodenlasersubelementen
4b eine zweite Ausführung für einen oberflächenmontierbaren Diodenlaserstapel, bestehend aus Diodenlasersubelementen
5a eine Draufsicht auf eine fünfte Ausführungsform eines Diodenlasersubelementes, als Typ D bezeichnet, welches zur Stapelung geeignet ist und Kühlkanäle enthält
5b einen Schnitt durch das Diodenlasersubelement gemäß 5a
5c eine dritte Ausführung für einen oberflächenmontierbaren Diodenlaserstapel, bestehend aus Diodenlasersubelementen gemäß 5a und 5b in einer Seitenansicht
6a eine Draufsicht auf ein Diodenlaserbauelement mit einem Diodenlasersubelement auf einem Trägerelement und elektrischer Kontaktierung von oben
6b einen Schnitt durch das Diodenlaserbauelement gemäß 6a mit einem Diodenlasersubelement auf einem Trägerelement und elektrischer Kontaktierung von oben
7a eine Draufsicht auf ein Diodenlaserbauelement R_n, das auf einem Trägerelement mit elektrischer Kontaktierung von unten ein Diodenlasersubelement enthält
7b einen Schnitt durch das Diodenlaserbauelement R_n, gemäß 7a
8 einen Stapel aus einer weiteren Ausführung von Diodenlaserbauelementen
9a ein Trägerelement zur Serienschaltung von lateral angeordneten Diodenlasersubelementen
9b einen Schnitt durch das Trägerelement gemäß 9a
9c das Trägerelement gemäß 9a mit darauf angeordneten Diodenlasersubelementen
9d einen Schnitt durch das Trägerelement und ein Diodenlasersubelement gemäß 9c
10a eine weitere Ausführung eines Trägerelementes für ein oder mehrere Diodenlaserbauelemente in einer Draufsicht
10b einen Schnitt durch die Anordnung gemäß 10a
Das in 1a und 1a' dargestellte Diodenlasersubelement B₁ umfasst ein als Laserdiodenbarren ausgebildetes Laserdiodenelement 1, ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement 2 (metallische Folie), ein Mehrlagensubstrat 3, das wenigstens dreilagig aufgebaut ist und stofflich miteinander verbunden, eine obere, für die Montage des Laserdiodenelementes 1 vorgesehene und deshalb als exponiert bezeichnete Lage 3a, eine untere, zur oberen Lage adjungierte Lage 3b und eine dazwischengelegte separierende Lage 3c aufweist. Das elektrisch leitfähige Verbindungselement 2 ist bei dieser Ausführung aus einem Stück gefertigt, einschließlich einer dem Höhenausgleich bei der elektrischen Kontaktierung des Laserdiodenelementes 1 dienenden Stufe.
Die obere exponierte und die untere adjungierte Lage 3a, 3b enthalten beabstandet zueinander angeordnete erste und zweite metallische Schichtenbereiche 3a', 3a'' , 3b' und 3b'' , die auf jeder Lage 3a, 3b elektrisch voneinander getrennt sind, von denen aber zur Bildung von Schichtenbereichspaaren SBP1 und SBP2 jeder Schichtenbereich 3a', 3a'' der oberen Lage 3a mit einem Schichtenbereich 3b', 3b'' der unteren Lage 3b elektrisch leitend verbunden ist. Die separierende Lage 3c kann aus mehreren Schichten bestehen und besitzt mindestens eine Schicht 3c' aus nichtmetallischem Material.
Zur elektrischen Kontaktherstellung ist für jeden der beiden Kontaktflächen des Laserdiodenelementes 1 eines der Paare SBP1 und SBP2 der elektrisch leitend verbundenen Schichtenbereiche 3a', 3a'', 3b' und 3b'' vorgesehen.
Dabei ist es für die Erfindung unerheblich, ob die beiden Kontaktflächen des Laserdiodenelementes 1 zur Herstellung der elektrischen Verbindung in direktem oder über Zwischenelemente in indirektem mechanischen Kontakt mit den erwähnten Schichtenbereichen stehen, sofern die die erfindungsgemäße Funktion hergestellt ist.
Im Falle der 1a und 1a' besitzt das Mehrlagensubstrat 3 zur Aufnahme des Laserdiodenelementes 1 eine Montagefläche für eine erste Kontaktfläche des Laserdiodenelementes 1 (hier der p-Kontakt) auf dem ersten Schichtenbereich 3a' der oberen, exponierten Lage 3a in Form einer metallhaltigen Fügezone 4a'. Anstatt eines direkten mechanischen Kontaktes der ersten Kontaktfläche des Laserdiodenelementes 1 mit dem ersten Schichtenbereich 3a' über die metallhaltige Fügezone 4a' kann auch durch das Einfügen einer elektrisch leitfähigen Zwischenplatte zwischen dem Laserdiodenelement 1 und dem Schichtenbereich 3a' ein erfindungsgemäßes Diodenlasersubelement ausgeführt werden, weil die Zwischenplatte als Bestandteil der oberen, exponierten Lage 3a des Mehrlagensubstrates angesehen werden kann.
Der zweite Schichtenbereich 3a'' derselben Lage 3a ist über das elektrische Verbindungselement 2 und metallhaltige Fügezonen mit der zweiten elektrischen Kontaktfläche des Laserdiodenelementes 1 (hier der n- Kontakt) durch stoffschlüssiges Fügen verbunden. Von den metallhaltigen Fügezonen ist die in 1a sichtbare Fügezone mit 4a'' bezeichnet.
Zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten und zweiten metallischen Schichtenbereichen 3a', 3a'' , 3b' und 3b'' der oberen und der unteren Lage 3a und 3b können unterschiedliche Ausführungen dienen, wobei nicht unbedingt ein zusätzliches Verbindungselement notwendig ist, sondern die Schichtenbereiche auch selbst dafür geeignet sind.
Bei der Ausführung gemäß 1a ist eine Durchkontaktierung durch die separierende Lage 3c gewählt worden, indem durch Öffnungen 3e' und 3e'' elektrische Verbindungen 3d' und 3d'' hergestellt sind.
Ohne hier eine vollständige Aufzählung zu geben, seien noch folgende Möglichkeiten funktionstechnisch gleichwirkender elektrischer Verbindungsmittel genannt.
Es können über die separierende Lage überstehende Schichtenbereiche durch eine eingelegte Schicht kontaktiert oder die Schichtenbereiche können mit einem über die separierende Lage überstehenden Teil umgebogen, miteinander verklemmt und anschließend verlötet oder verschweißt werden.
In diesem Zusammenhang sei noch eine Ausführung genannt, bei der die Schichtenbereichspaare u-förmig gestaltet und um den Rand der separierenden Lage gelegt sind.
Schließlich besteht die Möglichkeit, durch Metallisierungen der seitlichen Außenflächen der elektrisch isolierenden Schicht in der separierenden Lage eine elektrische Verbindung zwischen den Schichtenbereichen eines Schichtenbereichspaares herzustellen. Das ist genauso gut möglich durch eine Metallisierung an einer seitlichen Innenfläche einer in die isolierende Schicht eingebrachten Öffnung.
Ohne die Möglichkeiten der elektrischen Verbindungsgestaltung einzuschränken, ist die Existenz einer elektrischen Verbindung zwischen zwei Schichtenbereichen eines Schichtenbereichspaares in den Figuren seitlicher Ansicht (2 bis 10) durch einen freien Leiterzug 3d' bzw. 3d'' um die separierende Lage herum gekennzeichnet.
Die zweite und die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Diodenlasersubelementes unterscheiden sich von der Ausführungsform gemäß 1a und 1a' durch die Gestaltung des elektrischen Verbindungselementes 2. Während bei der Lösung nach 1b und 1b' hierfür Bonddrähte zur Anwendung kommen, sieht die dritte Ausführungsform nach 2 und 2' ein elektrisches Verbindungselement vor, das aus einem ersten und einem zweiten platten- oder folienförmigen Teil 2a und 2a' gefügt ist, wobei das Teil 2a' dem Höhenausgleich dient. Das zweiteilige Verbindungselement ist fertigungstechnisch einfacher, da mit vorteilhafter Planartechnik gearbeitet werden kann. Im Unterschied dazu muss das einteilige Verbindungselement 2 aufgrund der vorgegebenen Höhe des Laserdiodenelementes 1 hochgenau als Stufe ausgebildet werden.
Darüber hinaus weist die Ausführungsform gemäß 2 und 2' eine mehrschichtige separierende Lage 3c mit zwei elektrisch isolierenden nichtmetallischen Schichten 3c' und 3c'' auf, zwischen denen wiederum eine metallische Lage 3f mit zwei metallischen Schichten 3f' und 3f'' eingebracht ist.
Eine derartige Ausführung bietet, wie in 3a und 3b dargestellt, die für eine verbesserte Kühlung vorteilhafte Möglichkeit der Einbringung von Kühlkanälen in eine oder mehrere metallische Schichten 3f', 3f'', ..., die über seitliche Öffnungen in der metallischen Lage 3f oder über Durchbrüche 6a' und 6a'' in einer der nichtmetallischen Schichten (im Falle von 3a und 3b die untere) mit einem Kühlmedium versorgt werden können. Mit der Einbringung von Kanälen 6c, die im Bereich des Mehrlagensubstrates liegen und über Kanäle des Typs 6b' aus dem Zu- bzw. Ablauf 6a' bzw. 6a'' mit einem Kühlmedium versorgt werden können und elektrisch gegenüber der Stromzuführung für das Laserdiodenelement 1 isoliert sind, lässt sich verhindern, dass im Betrieb dieses Diodenlasersubelementes und insbesondere bei einer elektrischen Serienschaltung derselben eine elektrische Spannung an kühlmittelführenden Bestandteilen anliegt, die anderenfalls auf Dauer zu schädlichen elektrochemischen Effekten am Bauelement führen könnte.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass auch in die elektrisch isolierende Schicht 3c' des Diodenlasersubelementes nach 1a, 1a', 1b oder 1b' Kühlkanäle mit entsprechenden Öffnungen für den Zu- und Ablauf eingebracht werden können. Das gleiche gilt auch für mehrere Schichten des Typs 3c' (3c'' usw.) für den Fall, dass eine separierende Lage nur aus elektrisch isolierenden Schichten 3c', 3c'' usw. besteht.
Mit der Erfindung lassen sich Diodenlaserstapel mit geringem Fertigungsaufwand gemäß 4a aufbauen, indem durch die Stapelung erste Schichtenbereichspaare SBP1, welche die Montagefläche für den ersten elektrischen Kontakt zu dem Laserdiodenelement 1 enthalten, über den zweiten elektrischen Kontakt des Laserdiodenelementes 1 elektrisch, hier auf direkte Weise, verbunden werden. Für den Aufbau wird, bis auf eine Ausnahme, eine Unterbaugruppe A₁ des Diodenlasersubelementes B₁ verwendet, bei dem das elektrische Verbindungselement 2c fehlt.
Die Ausnahme betrifft das den Stapel begrenzende, in der Darstellung der 4a das oberste Element, bei dem der bei der Stapelung freibleibende zweite elektrische Kontakt des Laserdiodenelementes 1 durch das elektrische Verbindungselement 2c mit dem zweiten Schichtenbereichspaar SBP2 verbunden ist. Durch die Stapelung sind auch die zweiten Schichtenbereichspaare SBP2 elektrisch verbunden.
Es sei angemerkt, dass ein ähnlicher erfindungsgemäßer Stapel von Diodenlasersubelementen mit solchen gemäß 2 bzw. 2' ausgeführt werden kann, wenn das elektrische Verbindungselement 2a' zwischen zwei Diodenlasersubelementen weggelassen wird.
Eine zweite Ausführung eines oberflächenmontierbaren Diodenlaserstapels gemäß 4b ist aus Teilelementen C_n zusammengesetzt, bei denen auf der separierenden Lage 3c ein Distanzstück 5 befestigt ist, auf dem ein mit dem zweiten elektrischen Kontakt des Laserdiodenelementes 1 verbundenes elektrisches Verbindungselement 2a aufliegt. Die Stapelung erfolgt wie bei der ersten Ausführung gemäß 4a, nur mit dem Unterschied, dass die elektrische Verbindung von dem zweiten elektrischen Kontakt des Laserdiodenelementes 1 zu einem benachbarten ersten Schichtenbereichspaar SBP1 indirekt über das elektrische Verbindungselement 2a hergestellt ist. Das Verbindungselement 2a ist dabei mit einer Stufe 2d versehen, die verhindert, dass bei der Stapelung der Diodenlasersubelemente ein oberes Element einen direkten Druck auf das Laserdiodenelement 1 eines unteren Elementes ausübt.
Es sei erwähnt, dass auch die Diodenlasersubelemente mit Kühlkanälen nach 3a und 3b in ähnlicher Weise zu einem Diodenlaserstapel angeordnet werden können, wenn nur das Element 2a'' , das in 3b die elektrische Verbindung zum Schichtenbereich 3a'' herstellt, als elektrischer Isolator ausgeführt wird und eine durchgängige Öffnung in Flucht der in 3a und 3b vorhandenen Zu- und Abläufe durch das Diodenlasersubelement dergestalt hergestellt wird, dass im Stapel die Ausbildung einer Steig- und einer Fallleitung durch alle Diodenlasersubelemente ermöglicht wird. Durch entsprechende Abschlusselemente am obersten Diodenlasersubelement des Stapels werden die Steig- und die Fallleitung verschlossen und der elektrische Kontakt zwischen dem Laserdiodenelement und der Schichtenbereich 3a'' hergestellt.
Eine bevorzugte Weiterentwicklung eines Diodenlaserstapels aus Diodenlasersubelementen mit Kühlkanälen veranschaulichen die 5a bis 5c. Im Unterschied zu Diodenlasersubelementen des Typs C, bei denen bei einer Stapelung gemäß 4b eine Scherspannung positiver (Zug) oder negativer (Druck) Art über das elektrische Verbindungselement 2a ausgeübt werden kann, findet im Diodenlasersubelement nach 5a und 5b durch zusätzliche, als metallische Schichtelemente ausgeführte elektrische Verbindungselemente 2a'' und 2a''' eine Zugentlastung für das elektrische Verbindungselement 2a' statt, wobei das Schichtelement 2a''' u-förmig ausgeführt, am Mehrlagensubstrat stoffschlüssig befestigt ist.
Zur Überwindung des Höhenunterschiedes bei einer Stapelung der Diodenlasersubelemente und zur elektrischen Kontaktierung eines darüberliegenden Diodenlasersubelementes vom gleichen Typ dienen entsprechend 5c metallische Schichtelemente 2a'''' ₍₁₎, 2a'''' ₍₂₎, 2b ₍₁₎ und 2b ₍₂₎.
Metallische Schichtelemente 7a' und 7b an der Ober- und Unterseite des Mehrlagensubstrates sind gegenüber den metallischen Schichtelementen, welche im Betrieb den elektrischen Strom führen, elektrisch isoliert und dienen in Verbindung mit dem Schichtelement 7a'' zur Überwindung des Höhenunterschiedes bei der Stapelung und zur Ausbildung einer Steigleitung bei der hydraulischen Verbindung der Öffnungen 6a' und 6a'' zweier übereinanderliegender Diodenlasersubelemente. Diese Steigleitung muss bei einer Stapelung auf dem obersten Diodenlasersubelement durch ein zusätzliches Abschlusselement verschlossen werden.
Die elektrische Verbindung zwischen den Schichtelementen 2a' ' ' ' ₍₁₎ und 2b ₍₁₎ bzw. 2a' ' ' ' ₍₂₎ und 2b ₍₂₎ im obersten Diodenlasersubelement des Stapels wird in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei Elemente 2c ₍₁₎ und 2c ₍₂₎ (verdeckt) hergestellt.
Des Weiteren ist das eine Schichtenbereichspaar, welches nicht das Laserdiodenelement 1 trägt, mit seinen elektrischen Verbindungen doppelt ausgeführt, wobei in 5c nur ein Teil der Schichtenbereiche 3a'' ₍₁₎ und 3b'' ₍₁₎ sichtbar ist. Der andere Teil der Schichtenbereiche, welcher sich symmetrisch auf der gegenüberliegenden Seite des Diodenlasersubelementes befindet, ist in dieser Seitenansicht verdeckt.
Die Diodenlasersubelemente B₁ lassen sich gemäß 6 vorteilhaft auf ein Trägerelement montieren, das mindestens zwei stofflich miteinander verbundene Lagen aufweist, von denen eine erste, obere Lage elektrisch voneinander getrennte, beabstandete metallische Schichten 13a' und 13a'' trägt und eine an die obere Lage angrenzende zweite, separierende Lage 13c mindestens eine Schicht 13c' aus einem nichtmetallischen Material besitzt. Das Diodenlasersubelement B₁ steht mit seinen Schichtenbereichspaaren SBP1 und SBP2 durch Kraftschluss oder durch Formschluss über mindestens eine Schicht aus einem nichtmetallischen Material in elektrischem Kontakt mit den metallischen Schichten 13a' und 13a''.
Bei der Ausführung gemäß 7 unterscheidet sich das Trägerelement von der Ausführung gemäß 6 im Wesentlichen durch eine dritte, untere Lage, die der separierenden Lage, welche noch eine metallische Lage 13f besitzt, entgegengesetzt zur oberen Lage benachbart ist. Die dritte Lage enthält elektrisch voneinander getrennte, beabstandete erste und zweite metallische Schichten 13b' und 13b''. Die ersten metallischen Schichten 13a' und 13b' sowie die zweiten metallischen Schichten 13a'' und 13b'' sind zur Bildung von Schichtenpaaren SP1 und SP2 über Verbindungselemente 13d' und 13d'' elektrisch leitend miteinander verbunden.
Vorteilhaft an dieser erfindungsgemäßen Lösung ist die Ausnutzung der angesprochenen Oberflächenmontage des Mehrlagensubstrates auf das Trägerelement, wobei die elektrische Kontaktierung des Diodenlasersubelementes über die Unterseite des Substrates erfolgt. Auf dem Trägerelement lassen sich gegebenenfalls weitere Diodenlasersubelemente montieren, deren elektrische Kontaktierung auch als Serienschaltung mit den als Leiterbahnen ausgeführten metallischen Schichten erfolgen kann.
Zur Stapelung von Diodenlaserbauelementen gemäß 8 wird ein weiterer modifizierter Aufbau S_n verwendet, bei dem auf der oberen Lage des Trägerelementes, welche das Bauelement B₁ aufnimmt, eine weitere, von der ersten und der zweiten metallischen Schicht 13a' und 13a'' elektrisch getrennte, beabstandete dritte metallische Schicht 12a''' für ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement 12a'''' vorgesehen ist. Auf der zweiten metallischen Schicht 13a'' ist ein weiteres elektrisch leitfähiges Verbindungselement 12b vorgesehen.
Die erste metallische Schicht 13a', auf der das Schichtenbereichspaar SBP1 mit dem Laserdiodenelement 1 befestigt ist, und die zweite metallische Schicht 13a'' sind zur Bildung von Schichtenpaaren SP1 und SP2 mit elektrisch voneinander getrennten ersten und zweiten metallischen Schichten 13b' und 13b'' einer dritten, unteren Lage durch Verbindungselemente 13d' und 13d'' elektrisch leitend verbunden.
Nach Ausführung der Stapelung bestehen zwischen benachbarten Trägeraufbauten S_n elektrische Verbindungen zwischen der ersten metallischen Schicht 13b' in der unteren Lage mit dem Verbindungselement 12a'''' auf der oberen Lage und zwischen dem Verbindungselement 12b auf der oberen Lage und der zweiten metallischen Schicht 13b'' in der unteren Lage.
Die beiden freibleibenden elektrisch leitfähigen Verbindungselemente 12a'''' und 12b des den Stapel begrenzenden Trägeraufbaus S₁ sind durch eine Brücke 12c elektrisch miteinander verbunden, so dass der Strom durch den gesamten Stapel weitergeleitet werden kann.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass eine weitere vorteilhafte Ausführungsform von Diodenlaserstapeln ähnlich zu der in 8 darin besteht, Trägerelemente als Diodenlaserbauelemente zu verwenden, die analog zu den Diodenlasersubelementen in 5a bis 5c Kühlkanäle aufweisen und diese in analoger Weise zu stapeln.
Bei dem in 9a – 9d dargestellten Trägerelement befindet sich zwischen nichtmetallischen Schichten 13c', 13c'' eine metallische Lage 13f, die von einer Struktur zur Kühlmittelführung durchzogen ist. Über Schlauchtüllen 16a' und 16a'' wird Kühlmittel zu- bzw. abgeführt. Mit 16b' ist ein Zulaufkanal und mit 16b'' ein Ablaufkanal für das Kühlmittel bezeichnet. Eine Kühlmittelverteilungsstruktur 16c besteht aus periodischen Ausnehmungen im Material der metallischen Lage 13f.
Zur Serienschaltung von Diodenlasersubelementen B_n brauchen die beiden Schichtenbereichspaare eines jeden Diodenlasersubelementes nur noch in elektrischen Kontakt mit den elektrisch getrennten metallischen Schichten 13a_n gebracht werden, wobei die metallische Schicht 13a₀ zur elektrischen Kontaktierung eines ersten und die metallische Schicht 13a_n eines letzten der in Reihe zu schaltenden n Diodenlaserbubelemente B_n dient.
Bei dem in 10a und 10b dargestellten Trägerelement befindet sich zwischen zwei nichtmetallischen Schichten 23c' und 23c'' einer separierenden Lage 23c eine metallische Lage 23f, die von einer Kühlmittelverteilungsstruktur 16c durchzogen ist. Über Schlauchtüllen 26a' und 26a'' wird Kühlmittel zu- bzw. abgeführt.
Elektrisch voneinander getrennte metallische Schichten 23a_n dienen zur Serienschaltung von Diodenlaserbauelementen R_n, wobei die metallische Schicht 23a₀ zur elektrischen Kontaktierung eines ersten und die metallische Schicht 23a_n (hier: 23a₂ ) eines letzten der in Serie zu schaltenden, lateral anzuordnenden n Diodenlaserbauelemente R_n vorgesehen sind.
Die beiden mit ihrer Strahlrichtung rechtwinklig zueinander ausgerichteten Diodenlaserbauelemente R₁ und R₂ besitzen einen Aufbau, wie er bereits anhand von 7 beschrieben ist, wobei beide Diodenlaserbauelemente R₁ und R₂ strahlformende Kollimationslinsen oder Kollimationslinsenanordnungen 18a₁ und 18a₂ aufweisen.
Die separierende Lage 23c dient außerdem der Aufnahme einer Lamba/2-Platte 28b zur Drehung der Polarisationebene emittierter Laserstrahlung des Diodenlaserbauelementes R₁ um 90° sowie eines Polarisationsstrahlteilers 28c zur Überlagerung der unterschiedlich polarisierten Laserstrahlenbündel der beiden Diodenlaserbauelemente R₁ und R₂.

Claims

Diodenlasersubelement mit mindestens einem, auf einer Montagefläche eines wärmespreizenden Mehrlagensubstrates aufgebrachten Laserdiodenelement, wobei das Mehrlagensubstrat stofflich miteinander verbunden, aus einer oberen, einer unteren und mindestens einer dazwischenliegenden separierenden Lage besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die obere und die untere Lage (3a, 3b) beabstandet zueinander angeordnete metallische Schichtenbereiche (3a', 3a'', 3b', 3b'') enthalten, von denen zur Bildung von Schichtenbereichspaaren (SBP1, SBP2) jeder Schichtenbereich (3a', 3a'') der oberen Lage (3a) mit einem Schichtenbereich (3b', 3b'') der unteren Lage (3b) elektrisch leitend verbunden ist, dass die separierende Lage (3c) mindestens eine elektrisch isolierende Schicht aus nichtmetallischem Material enthält, und dass die Summe der Dicken metallischer Schichten im Mehrlagensubstrat die Summe der Dicken nichtmetallischer Schichten zumindest in einem Teilbereich senkrecht zur Montagefläche übersteigt.
Diodenlasersubelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung elektrischer Kontakte zu dem mindestens einen Laserdiodenelement (1) unterschiedliche Paare der elektrisch leitend verbundenen Schichtenbereiche (3a', 3a'', 3b', 3b'') orgesehen sind.
Diodenlasersubelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schichtenbereich (3a') die Montagefläche als metallhaltige Fügezone für eine erste Kontaktfläche des Laserdiodenelementes (1) enthält und ein zweiter Schichtenbereich (3a'') derselben Lage (3a) über ein elektrisches Verbindungselement (2) mit einer zweiten Kontaktfläche des Laserdiodenelementes (1) verbunden ist.
Diodenlasersubelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Verbindungselement (2), das mit dem zweiten Schichtenbereich (3a'') in elektrischer Verbindung steht, mit einer ersten Kontaktfläche über wenigstens eine metallhaltige Fügezone stoffschlüssig an die zweite elektrische Kontaktfläche des Laserdiodenelementes (1) gefügt ist.
Diodenlasersubelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Verbindungselement (2) zur Verbindung mit dem zweiten Schichtenbereich (3a'') eine zweite Kontaktfläche aufweist, die über wenigstens eine metallhaltige Fügezone (4a'') stoffschlüssig an den zweiten Schichtenbereich (3a'') gefügt ist.
Diodenlasersubelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Verbindungselement aus einem ersten und einem zweiten platten- oder folienförmigen Teil (2a, 2a') gefügt ist.
Diodenlasersubelement nach einem der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Schichtenbereiche (3a, 3b) mittlere lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, die größer sind als die des Laserdiodenelementes (1), und dass der mittlere lineare thermische Ausdehnungskoeffizient des nichtmetallischen Materials der separierenden Lage (3c) bei Raumtemperatur kleiner ist als der des Laserdiodenelementes (1).
Diodenlasersubelement nach einem der Ansprüche 1 – 7, dadurch gekennzeichnet, dass die separierende Lage (3c) zwischen zwei elektrisch isolierenden Schichten (3c', 3c'') eine metallische Lage (3f) enthält.
Diodenlasersubelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Lage (3f) aus mehreren Schichten (3f', 3f'', 3f''') besteht, von denen mindestens eine Schicht Kühlkanäle für ein Kühlmedium enthält.
Diodenlasersubelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schichtenbereich (3a') die Montagefläche für eine erste Kontaktfläche des Laserdiodenelementes (1) enthält, und dass auf der oberen Lage (3a) ein weiterer, von dem ersten und dem zweiten metallischen Schichtenbereich (3a', 3a'') elektrisch getrennter, beabstandeter dritter metallischer Schichtenbereich (2a''') vorgesehen ist, der über ein elektrisches Verbindungselement mit einer zweiten Kontaktfläche des Laserdiodenelementes (1) verbunden ist.
Stapel von Diodenlasersubelementen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Stapelung zwischen benachbarten Diodenlasersubelementen elektrische Verbindungen zwischen dem ersten metallischen Schichtenbereich (3b') auf der unteren Lage (3b) und dem dritten Schichtenbereich (2a''') der oberen Lage 3a) und zwischen dem zweiten metallischen Schichtenbereich (3a'') auf der oberen Lage (3a) und dem zweiten metallischen Schichtenbereich (3b'') auf der unteren Lage (3b) bestehen, und dass der freibleibende zweite und dritte metallische Schichtenbereich (3a'', 2a''') des den Stapel begrenzenden Diodenlasersubelementes miteinander elektrisch verbunden sind.
Stapel von Diodenlasersubelementen mit mindestens zwei Diodenlasersubelementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Stapelung erste Schichtenbereichspaare (SBP1) der Diodenlasersubelemente, die die Montagefläche für den ersten elektrischen Kontakt zu dem Laserdiodenelement (1) enthalten, über den zweiten elektrischen Kontakt des Laserdiodenelementes (1) direkt oder indirekt elektrisch verbunden sind, bis auf einen freibleibenden zweiten elektrischen Kontakt des Laserdiodenelementes (1) eines den Stapel begrenzenden Diodenlasersubelementes, von dem aus durch ein elektrisches Verbindungselement (2c) eine Verbindung zu einem zweiten Schichtenbereichspaar (SBP2) des den Stapel begrenzenden Diodenlasersubelementes besteht, und dass die zweiten Schichtenbereichspaare (SBP2) aller Diodenlasersubelemente durch die Stapelung elektrisch verbunden sind.
Diodenlaserbauelement mit mindestens einem Diodenlasersubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Diodenlasersubelement mit seinen Schichtenbereichspaaren (SBP1, SBP2) mit elektrisch voneinander getrennten, beabstandeten ersten und zweiten metallischen Schichten (13a', 13a'') auf einem Trägerelement in Kontakt gebracht ist, das mindestens zwei stofflich miteinander verbundene Lagen aufweist, von denen eine erste obere Lage die metallischen Schichten (13a', 13a'') enthält und eine an die obere Lage angrenzende zweite, separierende Lage (13c) mindestens eine Schicht aus einem nichtmetallischen Material besitzt.
Diodenlaserbauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt zwischen den Schichtenbereichspaaren (SBP1, SBP2) und den ersten und zweiten metallischen Schichten (13a', 13a'') durch Kraftschluss hergestellt ist.
Diodenlaserbauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur stoffschlüssigen Kontaktherstellung zwischen den Schichtenbereichspaaren (SBP1, SBP2) und den ersten und zweiten metallischen Schichten (13a', 13a'') für jeden Kontakt mindestens eine metallhaltige Fügezone vorgesehen ist.
Diodenlaserbauelement nach einem der Ansprüche 13 – 15, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten metallischen Schichten (13a', 13a'') der oberen Lage des Trägerelementes zur Bildung von Schichtenpaaren (SP1, SP2) mit elektrisch voneinander getrennten, beabstandeten ersten und zweiten metallischen Schichten (13b', 13b'') einer dritten, unteren Lage elektrisch leitend verbunden sind, wobei die dritte Lage der zweiten Lage (13c) entgegengesetzt zur oberen Lage benachbart ist.
Diodenlaserbauelement mit mindestens einem Diodenlasersubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Diodenlasersubelement auf einem Trägerelement aus stofflich miteinander verbundenen Lagen aufgebracht ist, dass eine erste, obere Lage elektrisch voneinander getrennte, beabstandete metallische Schichten (13a', 13a'', 12a''') enthält, von denen eine erste und eine dritte in elektrischen Kontakt mit den Schichtenbereichspaaren (SBP1, SBP2) gebracht sind, dass eine an die obere Lage angrenzende zweite, separierende Lage (13c) mindestens eine Schicht aus einem nichtmetallischen Material besitzt, und dass die erste metallische Schicht (13a'), auf der das Schichtenbereichspaar (SBP1) mit dem Laserdiodenelement (1) befestigt ist und eine zweite metallische Schicht (13a'') ohne elektrischen Kontakt zu einem der Schichtenbereichspaare (SBP1, SBP2) zur Bildung von Schichtenpaaren (SP1, SP2) mit elektrisch voneinander getrennten, beabstandeten ersten und zweiten metallischen Schichten (13b' und 13b'') einer dritten, unteren Lage elektrisch leitend verbunden sind, wobei die dritte Lage der zweiten Lage (13c) entgegengesetzt zur oberen Lage benachbart ist.
Stapel von Diodenlaserbauelementen in Serienschaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Stapelung zwischen benachbarten Trägerelementen elektrische Verbindungen zwischen der ersten metallischen Schicht (13b') auf der dritten, unteren Lage mit der dritten metallischen Schicht (12a''') auf der ersten, oberen Lage und zwischen der zweiten metallischen Schicht (13a'') auf der ersten, oberen Lage und der zweiten metallischen Schicht (13b'') auf der dritten, unteren Lage bestehen, und dass die freibleibende zweite und die freibleibende dritte metallische Schicht (13a'', 12a''') des den Stapel begrenzenden Trägerelementes miteinander elektrisch verbunden sind.
Laterale Anordnung von Diodenlaserbauelementen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Diodenlasersubelemente durch Kontaktierung der Schichtenbereichspaare (SBP1, SBP2) mit elektrisch voneinander getrennten, beabstandeten metallischen Schichten (13a₁ – 13a_n ) auf dem Träger elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Anordnung von Diodenlaserbauelementen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtenpaare (SP1, SP2) mit elektrisch voneinander getrennten, beabstandeten ersten und zweiten metallischen Schichten (23a_n ) auf einem weiteren Trägerelement in Kontakt gebracht sind, das mindestens zwei stofflich miteinander verbundene Lagen aufweist, von denen eine erste obere Lage die metallischen Schichten (23a_n ) enthält und eine an die obere Lage angrenzende zweite, separierende Lage (23c) mindestens eine Schicht (23c', 23c'') aus einem nichtmetallischen Material besitzt.
Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem weiteren Trägerelement optische Bauelemente zur Veränderung der Strahleigenschaften der Diodenlaserbauelemente angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 19 – 21, dadurch gekennzeichnet, dass die separierende Lage (13c, 23c) zwischen zwei elektrisch isolierenden nichtmetallischen Schichten (13c', 13c'', 23c', 23c'') eine metallische Lage (13f, 23f) enthält.
Anordnung nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Lage (13f, 23f) von einer Struktur zur Kühlmittelführung durchzogen ist.