WO2006089510A2 - Optical semiconductor component and associated contacting device - Google Patents

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WO2006089510A2
WO2006089510A2 PCT/DE2006/000205 DE2006000205W WO2006089510A2 WO 2006089510 A2 WO2006089510 A2 WO 2006089510A2 DE 2006000205 W DE2006000205 W DE 2006000205W WO 2006089510 A2 WO2006089510 A2 WO 2006089510A2
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Definitions

  • the present invention relates to an optical semiconductor according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to an associated contacting device according to the preamble of claim 8.
  • An optical semiconductor is designed as a radiation source.
  • Such optical semiconductors commonly referred to as light emitting diode (LED), are increasingly used in lighting technology.
  • LEDs are characterized by a long service life, a small design and low power consumption.
  • LEDs are now also used as primary light sources for general lighting tasks, such as headlights, especially in vehicles.
  • optical semiconductors are produced as radiation detectors.
  • Such a semiconductor is also referred to in particular as a photodiode.
  • radiation is primarily electromagnetic radiation, in particular in the visible spectral range (visible light) and infrared spectral range (IR radiation).
  • connection technology In conventional semiconductors, a normally metallic contact zone is applied to the active layer surface emitting or detecting the radiation. This contact zone is usually applied centrally on the layer surface and generally spreads in a star shape toward the edges of the layer surface. This arrangement ensures, on the one hand, a uniform propagation of the electric field across the layer surface. On the other hand, the centrally mounted contact field creates a surface for welding the contact surface with a connection contact to be connected to the contact surface. In this connection, one also speaks of the bonding of the connection contacts to the contact surface. As a result of this bonding, an optical semiconductor usually has a so-called "bonding spot" centrally on its active layer surface. This bond spot prevents leakage from the center of the optical semiconductor emitted radiation. This radiation must either be re-focused by optical mirrors or bundles only at a great distance from the contact surface of the semiconductor, which can decrease the efficiency of the optical semiconductor accordingly.
  • the invention has for its object to provide an improved connection technology for an optical semiconductor and to design the semiconductor or the associated contacting device in this sense advantageous.
  • This object is achieved with respect to the semiconductor by the feature combination of claim 1, with respect to the contacting device by the combination of features of claim 8.
  • the dependent claims contain expedient and self-inventive developments.
  • the invention is based on the basic idea of contacting the optical semiconductor with respect to at least one contact surface by frictionally engaging the corresponding connection contact on the contact surface.
  • the frictional system eliminates the need for the contact surface according to the prior art welding, whereby on the one hand simplifies the Kunststofftechniksvor- gang and on the other a thermal load on the contact surface is avoided.
  • the frictional contacting technique also makes it possible to design the connection contact so that the active layer of the semiconductor for radiation emission or detection is largely exposed and a particularly effective heat dissipation, in particular from the immediate vicinity of the active layer. The latter is of great importance, in particular in the case of power light-emitting diodes, especially as the comparatively temperature-sensitive active layer heats up considerably during operation.
  • the arrangement of a contact field in the edge region of the contact surface of the optical semiconductor is free of contact elements, so that undisturbed radiation or radiation detection is possible in this area.
  • the arrangement of one or more contact fields in corner regions of the contact surface is Meaning of the largest possible free inner area of the contact surface advantageous.
  • the same purpose is served by an optionally provided conductor track structure, which extends from the contact field or the contact fields into the interior of the contact surface.
  • the conductor track structure is designed so filigree that it does not significantly hinder the radiation, but that contributes to a homogenization of the electric field profile, and correspondingly to an improved current distribution.
  • the conductor track structure may be formed finger, net and / or bridge-like.
  • a conductor track structure with a ring-like contact eye arranged centrally with respect to the contact surface is preferably provided, which is bridged over at least one contact web to the contact field or to a contact field.
  • the optical semiconductor heats up considerably as a result of the radiation emission, it expands accordingly during operation.
  • an optical semiconductor with two contact surfaces facing away from each other.
  • the one contact surface which has the active layer surface, with respect to the emission or detection of the radiation
  • the other contact surface is directly or indirectly fixed to a spring element, so that the temperature expansion compensation completely from the is realized for the radiation emission or detection actually insignificant, the layer surface facing away contact surface.
  • the spring element can in this way the contact surface facing away from the layer surface. act on surface over a large area, without this being associated with a loss in the emitted radiation emission or detection.
  • a particularly good elektician and thermal coupling of this contact surface is achieved at the terminal contact.
  • the latter is particularly advantageous for enabling effective cooling of the semiconductor.
  • the terminal surface associated with the active layer surface with a central passage as a passage for the emitted or to be detected radiation.
  • the contact field on the layer surface of the semiconductor in the manner of a ring over the entire edge region of the layer surface overlap. At this peripheral contact edge is then adjacent to the passage limiting surface of the terminal.
  • FIG. 1 shows an exploded view of an optical semiconductor and a contacting device associated therewith
  • FIG. 2 shows a three-dimensional representation of the semiconductor contacted by the contacting device according to FIG. 1 in the final assembled state
  • 3 to 5 each show, in a schematic plan view, a contact surface forming the active layer surface of the semiconductor in various embodiments
  • the 1 shows the optical semiconductor 1 with its active layer surface 3 pointing upwards (in the illustration) with respect to its central longitudinal axis 2.
  • the following is an example of a semiconductor 1 designed as a light-emitting diode.
  • the semiconductor 1 may also be designed as a radiation detector.
  • the layer surface 3 forms a contact surface of the semiconductor 1.
  • the layer surface 3 is enclosed by an electrically conductive contact field 4 arranged in its edge region.
  • the contact surface of the semiconductor 1 facing away from the layer surface 3 in the direction of the central longitudinal axis 2 is designed as a contact-type surface 7, which has a frame-like design, surface conductively or comprises a plurality of contact fields.
  • the contacting device assigned to the semiconductor 1 comprises an insulating centering ring 8, a base body 9 and a terminal contact 10 which is spring-loaded in the base body 9.
  • the centering ring 8 is first placed on the cube-shaped base body 9.
  • the semiconductor 1 is introduced so that it is centered and held securely rests on the base body 9 and at the same time isolated from the base body 9.
  • the resilient connection contact 10 is introduced from below into the base body 9.
  • the resilient terminal contact 10 has a cylindrical Gr ⁇ nd stresses 11 and a patch on the base body 11 conical tip 12.
  • the resilient terminal contact 10 is formed in the base body 9 a complementary to the shape of the resilient terminal 10 receptacle 13 formed. 2, the resilient terminal contact 10 is in the base body 9, so that the conical tip 12 is pressed non-positively against the contact bearing surface 7, and so contacted the semiconductor 1.
  • the resilient terminal contact 10 is in turn resiliently mounted with its the cone tip 12 in the direction of the central longitudinal axis 2 remote bottom portion 14 to a leaf spring 15.
  • the fixed connection contact 17 provided with a centrally exposed passage 16 is pressed against the layer surface 3 of the semiconductor 1.
  • the layer surface 3 of the semiconductor 1 and a pad 18 of the fixed terminal 17 form a frictional connection.
  • the pad 18 of the fixed terminal 17 is pierced by the passage 16 so as to surround the passage 16 in the manner of a ring.
  • the coronary connection surface 18 rests on the contact field 4 for contacting the semiconductor 1.
  • the radiation emitted by the layer surface 3 can easily radiate outwards through the passage 16 of the fixed connection contact 17, which can be seen in FIG. 2.
  • the passage 16 for effective radiation guidance is completely or partially filled by a (not shown) light guide, in particular one or more optical fibers.
  • the resilient connection contact 10 can move away from the semiconductor 1 against the leaf spring 15 so as to compensate for the temperature-induced longitudinal expansion of the semiconductor 1.
  • the receptacle 13 in the base body 11 forms a web guide for the resilient connection contact 10.
  • FIGS. 3 to 5 Various preferred embodiments of the contact surface forming the active layer surface 3 of the semiconductor 1 are shown schematically in plan view in FIGS. 3 to 5.
  • FIG. 3 instead of a contiguous contact field, four individual contact fields 4 are provided, each of which is arranged in a corner region 20 of the quadrangular layer surface 3.
  • the contact fields 4 are in this case dimensioned such that in the final assembly state they are largely withdrawn outside the inner area of the layer surface 3 kept free by the passage 16 (indicated by a dashed line in FIG. 3), so that virtually the entire area of the passage area corresponding to the passage 16 Layer surface 3 is exposed to the emission of radiation.
  • a single contiguous contact field 4 deviating therefrom is provided which forms a frame closed around the edge of the layer surface 3.
  • this frame has a circular inner edge 21 whose diameter corresponds approximately to the diameter of the passage 16, so that in turn approximately the entire region of the layer surface 3 corresponding to the passage 16 is exposed.
  • substantially the entire surface of the layer surface 3 which has been withdrawn in relation to the passage 16 is utilized for the contact field 4, whereby a particularly good electrical and thermal coupling to the fixed connection contact 17 is achieved.
  • the conductor track structure comprises a thin, circular contact eye 22, which is arranged centrally with respect to the layer surface 3 and is conductively bridged by two spoke-like, thin contact webs 23 with the contact field 4.

Abstract

The invention relates to an optical semiconductor (1) comprising two contact surfaces (3,7) with which a connection contact (10,17) of a contacting device is respectively associated, at least one connection contact (10,17) being non-positively fixed to the corresponding contact surface (3,7).

Description

Optischer Halbleiter und zugehörige KontaktierungseinrichtungOptical semiconductor and associated contacting device
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Halbleiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine zugehörige Kontaktie- rungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The present invention relates to an optical semiconductor according to the preamble of claim 1. The invention further relates to an associated contacting device according to the preamble of claim 8.
Ein optischer Halbleiter ist zum einen als Strahlungsquelle konzipiert. Derartige optischer Halbleiter, üblicherweise als Leuchtdiode (LED) bezeichnet, werden in der Beleuchtungstechnik vermehrt eingesetzt. Leuchtdioden zeichnen sich durch lange Lebensdauer, eine kleine Bauform und einen geringen Stromverbrauch aus. Infolge deutlicher Leistungssteigerungen werden Leuchtdioden mittlerweile auch als primäre Lichtquellen für allgemeine Beleuchtungsaufgaben, beispielsweise für Scheinwerfer, insbesondere in Fahrzeugen, eingesetzt. Zum anderen werden optische Halbleiter als Strahlungsdetektoren hergestellt. Ein solcher Halbleiter wird insbesondere auch als Photodiode bezeichnet.An optical semiconductor is designed as a radiation source. Such optical semiconductors, commonly referred to as light emitting diode (LED), are increasingly used in lighting technology. Light-emitting diodes are characterized by a long service life, a small design and low power consumption. As a result of significant increases in performance LEDs are now also used as primary light sources for general lighting tasks, such as headlights, especially in vehicles. On the other hand, optical semiconductors are produced as radiation detectors. Such a semiconductor is also referred to in particular as a photodiode.
Als Strahlung wird vorrangig elektromagnetische Strahlung, insbesondere im sichtbaren Spektralbereich (sichtbares Licht) und infraroten Spektralbereich (I R- Strahlung) bezeichnet.The term radiation is primarily electromagnetic radiation, in particular in the visible spectral range (visible light) and infrared spectral range (IR radiation).
Nachteilig bei den bekannten Halbleitern ist die Anschlusstechnik. Bei herkömmlichen Halbleitern wird nämlich auf der die Strahlung emittierenden bzw. detektie- renden aktiven Schichtoberfläche eine üblicherweise metallische Kontaktzone angebracht. Diese Kontaktzone wird üblicherweise zentral auf der Schichtoberfläche angebracht und breitet sich in der Regel sternförmig zu den Rändern der Schichtoberfläche hin aus. Diese Anordnung gewährleistet zum einen eine gleichmäßige Ausbreitung des elektrischen Felds über die Schichtoberfläche. Zum anderen schafft das zentral angebrachte Kontaktfeld eine Fläche zum Verschweißen der Kontaktfläche mit einem an die Kontaktfläche anzuschließenden Anschlusskon- takt. In diesem Zusammenhang spricht man auch vom Bonden der Anschlusskontakte an der Kontaktfläche. Infolge dieses Bondens weist ein optischer Halbleiter üblicherweise auf seiner aktiven Schichtoberfläche zentral einen so genannten Bondfleck auf. Dieser Bondfleck verhindert ein Austreten der aus dem Zentrum des optischen Halbleiters emittierten Strahlung. Diese Strahlung muss entweder durch optische Spiegel wieder gebündelt werden oder bündelt sich erst in großer Distanz von der Kontaktfläche des Halbleiters, was den Wirkungsgrad des optischen Halbleiters entsprechend absinken lässt.A disadvantage of the known semiconductors is the connection technology. In conventional semiconductors, a normally metallic contact zone is applied to the active layer surface emitting or detecting the radiation. This contact zone is usually applied centrally on the layer surface and generally spreads in a star shape toward the edges of the layer surface. This arrangement ensures, on the one hand, a uniform propagation of the electric field across the layer surface. On the other hand, the centrally mounted contact field creates a surface for welding the contact surface with a connection contact to be connected to the contact surface. In this connection, one also speaks of the bonding of the connection contacts to the contact surface. As a result of this bonding, an optical semiconductor usually has a so-called "bonding spot" centrally on its active layer surface. This bond spot prevents leakage from the center of the optical semiconductor emitted radiation. This radiation must either be re-focused by optical mirrors or bundles only at a great distance from the contact surface of the semiconductor, which can decrease the efficiency of the optical semiconductor accordingly.
Ausgehend von diesen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anschlusstechnik für einen optischen Halbleiter anzugeben und den Halbleiter bzw. die zugehörige Kontaktierungseinrichtung in diesem Sinne vorteilhaft auszugestalten. Diese Aufgabe ist bezüglich des Halbleiters durch die Merk- malskombination des Anspruchs 1, bezüglich der Kontaktierungseinrichtung durch die Merkmalskombination des Anspruchs 8 gelöst. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige und auch für sich selbst erfinderische Weiterbildungen.Based on these disadvantages, the invention has for its object to provide an improved connection technology for an optical semiconductor and to design the semiconductor or the associated contacting device in this sense advantageous. This object is achieved with respect to the semiconductor by the feature combination of claim 1, with respect to the contacting device by the combination of features of claim 8. The dependent claims contain expedient and self-inventive developments.
Die Erfindung baut auf dem Grundgedanken auf, den optischen Halbleiter bezüg- lieh mindestens einer Kontaktfläche durch kraftschlüssige Anlage des korrespondierenden Anschlusskontakts an der Kontaktfläche zu kontaktieren. Infolge der kraftschlüssigen Anlage entfällt für diese Kontaktfläche das nach dem Stand der Technik erforderliche Verschweißen, wodurch zum einen der Kontaktierungsvor- gang vereinfacht und zum anderen eine thermische Belastung der Kontaktfläche vermieden ist. Die kraftschlüssige Kontaktierungstechnik ermöglicht zudem, den Anschlusskontakt so auszugestalten, dass die aktive Schicht des Halbleiters zur Strahlungsemission bzw. -detektion weitestgehend freiliegt und eine besonders effektive Wärmeableitung, insbesondere aus der unmittelbaren Umgebung der aktiven Schicht erfolgt. Letzteres ist insbesondere bei Leistungs-Leuchtdioden von großer Bedeutung, zumal sich hier die vergleichsweise temperaturempfindliche aktive Schicht im Betrieb stark erhitzt.The invention is based on the basic idea of contacting the optical semiconductor with respect to at least one contact surface by frictionally engaging the corresponding connection contact on the contact surface. As a result of the frictional system eliminates the need for the contact surface according to the prior art welding, whereby on the one hand simplifies the Kontaktierungsvor- gang and on the other a thermal load on the contact surface is avoided. The frictional contacting technique also makes it possible to design the connection contact so that the active layer of the semiconductor for radiation emission or detection is largely exposed and a particularly effective heat dissipation, in particular from the immediate vicinity of the active layer. The latter is of great importance, in particular in the case of power light-emitting diodes, especially as the comparatively temperature-sensitive active layer heats up considerably during operation.
Besonders vorteilhaft ist die Anordnung eines Kontaktfelds im Randbereich der Kontaktfläche des optischen Halbleiters. Auf diese Weise ist das Zentrum der ak- tiven Schichtoberfläche von Kontaktelementen befreit, so dass in diesem Bereich eine ungestörte Abstrahlung bzw. Strahlungsdetektion ermöglicht ist. Insbesondere ist bei einem Halbleiter mit eckigen, z.B. viereckigen Kontaktflächen die Anordnung eines oder mehrerer Kontaktfelder in Eckbereichen der Kontaktfläche im Sinne eines möglichst großen freien Innenbereichs der Kontaktfläche vorteilhaft. Für eine gute elektrische Feldverteilung auf der Schichtoberfläche und eine Verbesserung der Wärmeableitung ist als zweckmäßige Alternative ein ringartig um den Rand der Kontaktfläche geschlossenes Kontaktfeld vorgesehen.Particularly advantageous is the arrangement of a contact field in the edge region of the contact surface of the optical semiconductor. In this way, the center of the active layer surface is free of contact elements, so that undisturbed radiation or radiation detection is possible in this area. In particular, in the case of a semiconductor with angular, eg quadrangular contact surfaces, the arrangement of one or more contact fields in corner regions of the contact surface is Meaning of the largest possible free inner area of the contact surface advantageous. For a good electrical field distribution on the layer surface and an improvement of the heat dissipation is provided as a convenient alternative a ring-like closed around the edge of the contact surface contact field.
Demselben Zweck dient eine optional vorgesehene Leiterbahnstruktur, die sich ausgehend von dem Kontaktfeld oder den Kontaktfeldern in das Innere der Kontaktfläche hinein erstreckt. Die Leiterbahnstruktur ist derart filigran ausgebildet, dass sie die die Abstrahlung nicht signifikant behindert, die aber zu einer Homo- genisierung des elektrischen Feldverlaufs, und entsprechend zu einer verbesserten Stromverteilung beiträgt. Die Leiterbahnstruktur kann finger-, netz- und/oder brückenartig ausgebildet sein. Bevorzugt ist hierbei eine Leiterbahnstruktur mit einem zentral bezüglich der Kontaktfläche angeordneten ringartigen Kontaktauge vorgesehen, das über mindestens einen Kontaktsteg mit dem bzw. einem Kon- taktfeld verbrückt ist.The same purpose is served by an optionally provided conductor track structure, which extends from the contact field or the contact fields into the interior of the contact surface. The conductor track structure is designed so filigree that it does not significantly hinder the radiation, but that contributes to a homogenization of the electric field profile, and correspondingly to an improved current distribution. The conductor track structure may be formed finger, net and / or bridge-like. In this case, a conductor track structure with a ring-like contact eye arranged centrally with respect to the contact surface is preferably provided, which is bridged over at least one contact web to the contact field or to a contact field.
Da sich der optische Halbleiter infolge der Strahlungsemission erheblich erwärmt, dehnt er sich während des Betriebs entsprechend aus. Um diese temperaturbedingte Selbstausdehnung des optischen Halbleiters zu kompensieren ist es vor- teilhaft, den Kraftschluss des Anschlusskontakts an der Kontaktfläche federnd auszugestalten. Der federnde Anschlusskontakt kann dann die temperaturbedingte Ausdehnung des optischen Halbleiters stufenlos und damit kontinuierlich kompensieren.Since the optical semiconductor heats up considerably as a result of the radiation emission, it expands accordingly during operation. In order to compensate for this temperature-induced self-expansion of the optical semiconductor, it is advantageous to make the frictional connection of the connection contact resiliently on the contact surface. The resilient connection contact can then compensate the temperature-induced expansion of the optical semiconductor continuously and thus continuously.
Im Sinne einer Funktionstrennung ist es weiterhin vorteilhaft, einen optischen Halbleiter mit zwei einander abgewandten Kontaktflächen vorzusehen. Auf diese Weise ist es möglich, die eine Kontaktfläche, welche die aktive Schichtoberfläche aufweist, hinsichtlich der Emission bzw. Detektion der Strahlung zu optimieren, während die andere Kontaktfläche mittelbar oder unmittelbar an einem Federele- ment widergelagert ist, so dass die Temperaturausdehnungskompensation vollständig von der für die Strahlungsemission bzw. -detektion eigentlich unbedeutenden, der Schichtoberfläche abgewandten Kontaktfläche realisiert wird. Das Federelement kann auf diese Weise die der Schichtoberfläche abgewandte Kontakt- fläche großflächig beaufschlagen, ohne dass dies mit einer Einbuße bei der emittierten Strahlungsemission bzw. -detektion verbunden ist. Hierdurch wird eine besonders gute elektische und thermische Ankopplung dieser Kontaktfläche an den Anschlusskontakt erzielt. Letzteres ist insbesondere zur Ermöglichung einer effek- tiven Kühlung des Halbleiters vorteilhaft.In terms of a separation of functions, it is also advantageous to provide an optical semiconductor with two contact surfaces facing away from each other. In this way, it is possible to optimize the one contact surface, which has the active layer surface, with respect to the emission or detection of the radiation, while the other contact surface is directly or indirectly fixed to a spring element, so that the temperature expansion compensation completely from the is realized for the radiation emission or detection actually insignificant, the layer surface facing away contact surface. The spring element can in this way the contact surface facing away from the layer surface. act on surface over a large area, without this being associated with a loss in the emitted radiation emission or detection. As a result, a particularly good elektische and thermal coupling of this contact surface is achieved at the terminal contact. The latter is particularly advantageous for enabling effective cooling of the semiconductor.
Schließlich ist es vorteilhaft, den der aktiven Schichtoberfläche zugeordneten Anschlusskontakt mit einem zentralen Durchlass als Durchtritt für die emittierte bzw. zu detektierende Strahlung zu versehen. Auf diese Weise kann das Kontaktfeld auf der Schichtoberfläche des Halbleiters nach Art eines Kranzes den gesamten Randbereich der Schichtoberfläche übergreifen. An diesem umlaufenden Kontaktrand liegt dann die den Durchlass begrenzende Anschlussfläche des Anschlusskontakts an.Finally, it is advantageous to provide the terminal surface associated with the active layer surface with a central passage as a passage for the emitted or to be detected radiation. In this way, the contact field on the layer surface of the semiconductor in the manner of a ring over the entire edge region of the layer surface overlap. At this peripheral contact edge is then adjacent to the passage limiting surface of the terminal.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to an embodiment.
Fig. 1 zeigt in Explosionszeichnung einen optischen Halbleiter und eine diesem zugeordnete Kontaktierungseinrichtung,1 shows an exploded view of an optical semiconductor and a contacting device associated therewith,
Fig. 2 zeigt eine dreidimensionale Darstellung des durch die Kontaktierungseinrichtung kontaktierten Halbleiters gemäß Fig. 1 im Endmontagezustand,FIG. 2 shows a three-dimensional representation of the semiconductor contacted by the contacting device according to FIG. 1 in the final assembled state, FIG.
Fig. 3 bis 5 zeigen jeweils in schematischer Draufsicht eine die aktive Schicht- Oberfläche des Halbleiters bildende Kontaktfläche in verschiedener3 to 5 each show, in a schematic plan view, a contact surface forming the active layer surface of the semiconductor in various embodiments
Ausführung.Execution.
In Fig. 1 erkennbar ist der optische Halbleiter 1 mit seiner bezogen auf seine Mittellängsachse 2 (in der Darstellung) nach oben weisenden aktiven Schichtoberflä- che 3. Nachfolgend ist beispielhaft ein als Leuchtdiode ausgebildeter Halbleiter 1 beschrieben. Alternativ kann der Halbleiter 1 aber auch als Strahlungsdetektor ausgebildet sein. Die Schichtoberfläche 3 bildet eine Kontaktfläche des Halbleiters 1. Die Schichtoberfläche 3 ist eingefasst von einem in ihrem Randbereich angeordneten, elektrisch leitenden Kontaktfeld 4.1 shows the optical semiconductor 1 with its active layer surface 3 pointing upwards (in the illustration) with respect to its central longitudinal axis 2. The following is an example of a semiconductor 1 designed as a light-emitting diode. Alternatively, the semiconductor 1 may also be designed as a radiation detector. The layer surface 3 forms a contact surface of the semiconductor 1. The layer surface 3 is enclosed by an electrically conductive contact field 4 arranged in its edge region.
Die der Schichtoberfläche 3 in Richtung der Mittellängsachse 2 abgewandte Ko.n- taktfläche des Halbleiters 1 ist als rahmenartig ausgebildete, flächig leitende oder mehrere Kontaktfelder umfassende Kontaktanlagefläche 7 ausgestaltet.The contact surface of the semiconductor 1 facing away from the layer surface 3 in the direction of the central longitudinal axis 2 is designed as a contact-type surface 7, which has a frame-like design, surface conductively or comprises a plurality of contact fields.
Die dem Halbleiter 1 zugeordnete Kontaktierungseinrichtung umfasst einen isolie- renden Zentrierring 8, einen Grundkörper 9 und einen in dem Grundkörper 9 federbelastet geführten Anschlusskontakt 10.The contacting device assigned to the semiconductor 1 comprises an insulating centering ring 8, a base body 9 and a terminal contact 10 which is spring-loaded in the base body 9.
Zum Zusammenbau der gesamten in Fig. 1 dargestellten Baugruppe wird zunächst der Zentrierring 8 auf den würfelförmigen Grundkörper 9 aufgesetzt. In den Zentrierring 8 wird der Halbleiter 1 eingebracht, so dass er zentriert und sicher gehalten auf dem Grundkörper 9 aufliegt und zugleich gegenüber dem Grundkörper 9 isoliert ist.To assemble the entire assembly shown in FIG. 1, the centering ring 8 is first placed on the cube-shaped base body 9. In the centering ring 8, the semiconductor 1 is introduced so that it is centered and held securely rests on the base body 9 and at the same time isolated from the base body 9.
In Richtung der Mittellängsachse 2 wird von unten her in den Grundkörper 9 der federnde Anschlusskontakt 10 eingebracht. Der federnde Anschlusskontakt 10 weist einen zylinderförmigen Grυndkörper 11 und eine auf den Grundkörper 11 aufgesetzte Kegelspitze 12 auf. Zur Aufnahme des federnden Anschlusskon-taktsIn the direction of the central longitudinal axis 2, the resilient connection contact 10 is introduced from below into the base body 9. The resilient terminal contact 10 has a cylindrical Grυndkörper 11 and a patch on the base body 11 conical tip 12. For receiving the resilient connection contact
10 ist im Grundkörper 9 eine zur Form des federnden Anschlusskontakts 10 komplementär ausgebildete Aufnahme 13 ausgebildet. Im Montageendzustand gemäß Fig. 2 liegt der federnde Anschlusskontakt 10 im Grundkörper 9 ein, so dass die Kegelspitze 12 kraftschlüssig gegen die Kontaktanlagefläche 7 gedrückt wird, und so den Halbleiter 1 kontaktiert.10 is formed in the base body 9 a complementary to the shape of the resilient terminal 10 receptacle 13 formed. 2, the resilient terminal contact 10 is in the base body 9, so that the conical tip 12 is pressed non-positively against the contact bearing surface 7, and so contacted the semiconductor 1.
Der federnde Anschlusskontakt 10 ist wiederum mit seinem der Kegelspitze 12 in Richtung der Mittellängsachse 2 abgewandten Bodenbereich 14 an einer Blattfeder 15 federnd widergelagert. Zur Vollendung des Anschlusses des Halbleiters 1 wird in Richtung der Mittellängsachse 2 von oben (d.h. der der aktiven Schichtoberfläche 3 des Halbleiters 1 zugewandten Seite) her der mit einem zentral freigelassenen Durchlass 16 versehene feste Anschlusskontakt 17 gegen die Schichtoberfläche 3 des Halbleiters 1 gepresst. Auf diese Weise bilden die Schichtoberfläche 3 des Halbleiters 1 und eine Anschlussfläche 18 des festen Anschlusskontakts 17 eine kraftschlüssige Verbindung. Die Anschlussfläche 18 des festen Anschlusskontakts 17 ist vom Durchlass 16 durchbrochen, so dass sie den Durchlass 16 nach Art eines Kranzes umgibt. Die kranzartige Anschlussfläche 18 liegt auf dem Kontaktfeld 4 zur Kon- taktierung des Halbleiters 1 auf. Im aufliegenden Zustand kann die von der Schichtoberfläche 3 emittierte Strahlung durch den Durchlass 16 des festen Anschlusskontakts 17 problemlos nach außen abstrahlen, was der Fig. 2 zu entnehmen ist. Optional ist der Durchlass 16 für eine effektive Strahlungsführung ganz oder teilweise durch ein (nicht näher dargestelltes) Lichtleitelement, insbesondere eine oder mehrere optische Fasern ausgefüllt.The resilient terminal contact 10 is in turn resiliently mounted with its the cone tip 12 in the direction of the central longitudinal axis 2 remote bottom portion 14 to a leaf spring 15. To complete the connection of the semiconductor 1, in the direction of the central longitudinal axis 2 from above (ie the side facing the active layer surface 3 of the semiconductor 1), the fixed connection contact 17 provided with a centrally exposed passage 16 is pressed against the layer surface 3 of the semiconductor 1. In this way, the layer surface 3 of the semiconductor 1 and a pad 18 of the fixed terminal 17 form a frictional connection. The pad 18 of the fixed terminal 17 is pierced by the passage 16 so as to surround the passage 16 in the manner of a ring. The coronary connection surface 18 rests on the contact field 4 for contacting the semiconductor 1. In the applied state, the radiation emitted by the layer surface 3 can easily radiate outwards through the passage 16 of the fixed connection contact 17, which can be seen in FIG. 2. Optionally, the passage 16 for effective radiation guidance is completely or partially filled by a (not shown) light guide, in particular one or more optical fibers.
Des Weiteren ist der Fig. 2 zu entnehmen, dass bei thermischer Ausdehnung des Halbleiters 1 in Richtung der Mittellängsachse 2 der federnde Anschlusskontakt 10 sich gegen die Blattfeder 15 vom Halbleiter 1 weg bewegen kann, um so die temperaturbedingte Längenausdehnung des Halbleiters 1 zu kompensieren. Bei dieser Bewegung des federnden Anschlusskontakts 10 gegen die Blattfeder 15 in Richtung der Mittellängsachse 2 bildet die Aufnahme 13 im Grundkörper 11 eine Bahnführung für den federnden Anschlusskontakt 10. Aus der Fig. 2 ist weiter ersichtlich, dass die Kompensation der temperaturbedingten Ausdehnung des HaIb- leiters 1 durch Verfahren des federnden Anschlusskontakts 10 gegen die Blattfeder 15 erfolgt bei gleichzeitig unverändert fester Anlage des festen Anschlusskontakts 17 mit der Anschlussfläche 18 am Kontaktfeld 4 des Halbleiters 1 auf dessen Schichtoberfläche 3.Furthermore, it can be seen from FIG. 2 that, given thermal expansion of the semiconductor 1 in the direction of the central longitudinal axis 2, the resilient connection contact 10 can move away from the semiconductor 1 against the leaf spring 15 so as to compensate for the temperature-induced longitudinal expansion of the semiconductor 1. In this movement of the resilient connection contact 10 against the leaf spring 15 in the direction of the central longitudinal axis 2, the receptacle 13 in the base body 11 forms a web guide for the resilient connection contact 10. From Fig. 2 is further seen that the compensation of the temperature-induced expansion of the HaIb- conductor 1 by moving the resilient connection contact 10 against the leaf spring 15 takes place at the same time fixed attachment of the fixed terminal 17 with the pad 18 on the contact pad 4 of the semiconductor 1 on the layer surface third
In den Fig. 3 bis 5 sind verschiedene bevorzugte Ausführungen der die aktive Schichtoberfläche 3 des Halbleiters 1 bildenden Kontaktfläche schematisch in Draufsicht dargestellt. Gemäß Fig. 3 sind anstelle eines zusammenhängenden Kontaktfeldes vier einzelne Kontaktfelder 4 vorgesehen, deren jedes in einem Eckbereich 20 der viereckigen Schichtoberfläche 3 angeordnet ist. Die Kontaktfelder 4 sind hierbei derart dimensioniert, dass sie im Endmontagezustand weitestgehend außerhalb des von dem Durchlass 16 (in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie angedeutet) freigehaltenen Innenbereichs der Schichtoberfläche 3 zurückgezogen sind, so dass quasi der gesamte mit dem Durchlass 16 korrespondierende Bereich der Schichtoberfläche 3 zur Emission von Strahlung freiliegt.Various preferred embodiments of the contact surface forming the active layer surface 3 of the semiconductor 1 are shown schematically in plan view in FIGS. 3 to 5. According to FIG. 3, instead of a contiguous contact field, four individual contact fields 4 are provided, each of which is arranged in a corner region 20 of the quadrangular layer surface 3. The contact fields 4 are in this case dimensioned such that in the final assembly state they are largely withdrawn outside the inner area of the layer surface 3 kept free by the passage 16 (indicated by a dashed line in FIG. 3), so that virtually the entire area of the passage area corresponding to the passage 16 Layer surface 3 is exposed to the emission of radiation.
Gemäß Fig. 4 ist abweichend davon ein einziges, zusammenhängendes Kontaktfeld 4 vorgesehen, das einen um den Rand der Schichtoberfläche 3 geschlossenen Rahmen bildet. Im dargestellten Beispiel weist dieser Rahmen einen kreisförmigen Innenrand 21 auf, dessen Durchmesser etwa dem Durchmesser des Durchlasses 16 entspricht, so dass wiederum etwa der gesamte mit dem Durch- lass 16 korrespondierende Bereich der Schichtoberfläche 3 freiliegt. Andererseits ist gemäß Fig. 4 im wesentlichen die gesamte, gegenüber dem Durchlass 16 zurückgezogene Fläche der Schichtoberfläche 3 für das Kontaktfeld 4 ausgenützt, wodurch eine besonders gute elektrische und thermische Ankopplung an den festen Anschlusskontakt 17 erzielt wird.According to FIG. 4, a single contiguous contact field 4 deviating therefrom is provided which forms a frame closed around the edge of the layer surface 3. In the example illustrated, this frame has a circular inner edge 21 whose diameter corresponds approximately to the diameter of the passage 16, so that in turn approximately the entire region of the layer surface 3 corresponding to the passage 16 is exposed. On the other hand, according to FIG. 4, substantially the entire surface of the layer surface 3 which has been withdrawn in relation to the passage 16 is utilized for the contact field 4, whereby a particularly good electrical and thermal coupling to the fixed connection contact 17 is achieved.
In einer in Fig. 5 dargestellten Variante ist auf der Schichtoberfläche 3 zusätzlich eine filigrane, und damit die Lichtemission bzw. -detektion nicht wesentlich einschränkende Leiterbahnstruktur aufgebracht. Die Leiterbahnstruktur umfasst ein dünnes, kreisringförmiges Kontaktauge 22, das zentral bezüglich der Schichtober- fläche 3 angeordnet und über zwei speichenartige, dünne Kontaktstege 23 mit dem Kontaktfeld 4 leitend verbrückt ist. Durch die aus dem Kontaktauge 22 und den Kontaktstegen 23 gebildete Leiterbahnstruktur wird auf der Schichtoberfläche 3 im Betrieb des Halbleiters 1 eine verbesserte elektrische Feldverteilung, und entsprechend eine verbesserte Stromverteilung erzielt. BezugszeichenlisteIn a variant shown in FIG. 5, on the layer surface 3 in addition a filigree, and thus the light emission or detection is not substantially limiting conductor track structure applied. The conductor track structure comprises a thin, circular contact eye 22, which is arranged centrally with respect to the layer surface 3 and is conductively bridged by two spoke-like, thin contact webs 23 with the contact field 4. By the conductor track structure formed from the contact eye 22 and the contact webs 23, an improved electric field distribution, and accordingly an improved current distribution, is achieved on the layer surface 3 during operation of the semiconductor 1. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Halbleiter1 semiconductor
2 Mittellängsachse2 center longitudinal axis
3 Schichtoberfläche3 layer surface
4 Kontaktfeld4 contact field
7 Kontaktanlagefläche7 contact surface
8 Zentrierring8 centering ring
9 Grundkörper9 basic body
10 federnder Anschlusskontakt10 springy connection contact
11 Grundkörper11 basic body
12 Kegelspitze12 cone point
13 Aufnahme13 recording
14 Bodenbereich14 floor area
15 Blattfeder15 leaf spring
16 Durchlass16 passage
17 fester Anschlusskontakt17 fixed connection contact
18 Anschlussfläche18 connection surface
20 Eckbereich20 corner area
21 Innenrand21 inner edge
22 Kontaktauge22 contact eye
23 Kontaktsteg 23 contact bridge

Claims

Patentansprüche claims
1. Optischer Halbleiter (1) mit zwei Kontaktflächen (3,7), welchen jeweils ein Anschlusskontakt (10,17) einer Kontaktierungseinrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kontaktfläche (3,7) dazu ausgebildet ist, den korrespondierenden Anschlusskontakt (10,17) durch kraftschlüssige Anlage zu kontaktieren.1. Optical semiconductor (1) having two contact surfaces (3, 7), to each of which a connection contact (10, 17) of a contacting device is assigned, characterized in that at least one contact surface (3, 7) is designed to connect the corresponding connection contact (3). 10,17) by non-positive contact.
2. Optischer Halbleiter (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kontaktflächen (3) ein Kontaktfeld (4) aufweist, das im Randbereich der Kontaktfläche (3) angeordnet ist.2. An optical semiconductor (1) according to claim 1, characterized in that at least one of the contact surfaces (3) has a contact field (4) which is arranged in the edge region of the contact surface (3).
3. Optischer Halbleiter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass das Kontaktfeld (4) in einem Eckbereich (20) der Kontaktfläche (3) ausgebildet ist.3. An optical semiconductor (1) according to claim 2, characterized in that the contact field (4) in a corner region (20) of the contact surface (3) is formed.
4. Optischer Halbleiter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktfeld (4) den Rand der zugehörigen Kontaktfläche (3) ringartig umschließt.4. An optical semiconductor (1) according to claim 2, characterized in that the contact field (4) surrounds the edge of the associated contact surface (3) like a ring.
5. Optischer Halbleiter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine von dem Kontaktfeld (4) ausgehende und in das Innere der Kontaktfläche (3) hineinragende Leiterbahnstruktur (5,6).5. An optical semiconductor (1) according to any one of claims 2 to 4, characterized by one of the contact field (4) outgoing and in the interior of the contact surface (3) projecting conductor track structure (5,6).
6. Optischer Halbleiter (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur ein zentral bezüglich der Kontaktfläche (3) angeordnetes ringartiges Kontaktauge (6) aufweist, das durch mindestens einen Kontaktsteg (5) leitend mit dem Kontaktfeld (4) verbrückt ist.6. Optical semiconductor (1) according to claim 5, characterized in that the conductor track structure has a centrally with respect to the contact surface (3) arranged ring-like contact eye (6) which is bridged by at least one contact web (5) conductively connected to the contact field (4) ,
7. Optischer Halbleiter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine eine aktive Schichtoberfläche (3) bildende erste Kontaktfläche, zu welcher die andere Kontaktfläche (7) entgegengesetzt angeordnet ist. 7. An optical semiconductor (1) according to any one of claims 1 to 6, characterized by an active layer surface (3) forming the first contact surface, to which the other contact surface (7) is arranged opposite.
8. Kontaktierungseinrichtung für einen optischen Halbleiter (1), mit zwei jeweils einer Kontaktfläche (3,7) des Halbleiters (1) zugeordneten Anschlusskontakten (10,17), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlusskontakt (10,17) dazu ausgebildet ist, die zugehörige Kontaktfläche (3,7) durch kraftschlüssige Anlage zu kontaktieren.8. contacting device for an optical semiconductor (1), with two contact pads (3,7) of the semiconductor (1) each associated terminal contacts (10,17), characterized in that at least one terminal contact (10,17) is adapted to to contact the associated contact surface (3.7) by frictional contact.
9. Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Anschlusskontakte (10) zur elastisch nachgiebigen Anlage an der korrespondierenden Kontaktfläche (7) federnd beweglich ist.9. contacting device according to claim 8, characterized in that at least one of the connection contacts (10) for elastically yielding contact with the corresponding contact surface (7) is resiliently movable.
10. Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der der aktiven Schichtoberfläche (3) des Halbleiters (1) zugeordnete Anschlusskontakt (17) einen zentralen freigelassenen Durchlass (16) zum Durchtritt für elektromagnetische Strahlung aufweist.10. contacting device according to claim 8 or 9, characterized in that the active layer surface (3) of the semiconductor (1) associated terminal contact (17) has a central exposed passage (16) for the passage of electromagnetic radiation.
11. Kontaktierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, mit einem darin kontaktierten Halbleiter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zur Kontaktierung mindestens ein Anschlusskontakt (10,17) der Kontaktierungseinrichtung kraftschlüssig an einer korrespondierenden11. Contacting device according to one of claims 8 to 10, with a contacted therein semiconductor (1) according to one of claims 1 to 7, wherein for contacting at least one terminal contact (10,17) of the contacting force-locking at a corresponding
Kontaktfläche (3,7) des Halbleiters anliegt. Contact surface (3,7) of the semiconductor is applied.
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