WO2010015352A2 - Heat dissipation module having a semiconductor element and production method for such a heat dissipation module - Google Patents

Heat dissipation module having a semiconductor element and production method for such a heat dissipation module Download PDF

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WO2010015352A2
WO2010015352A2 PCT/EP2009/005501 EP2009005501W WO2010015352A2 WO 2010015352 A2 WO2010015352 A2 WO 2010015352A2 EP 2009005501 W EP2009005501 W EP 2009005501W WO 2010015352 A2 WO2010015352 A2 WO 2010015352A2
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Dirk Lorenzen
Matthias Schröder
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Jenoptik Laserdiode Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a heat dissipation module according to the preamble of claim 1.
  • Such a heat dissipation module is e.g. from D. Lorenzen et al., "Passively cooled diode laser in the cw power ranks of 120 to 200 W", Proceedings of SPIE, Volume 6876, Article No. 68760Q, known, wherein the semiconductor element is formed as a laser diode bar.
  • the optical output power of the laser diode bar can z. For example, in the range of a few 10 W to several 100 W, so that the laser diode bar has to be operated at a high current (for example, in the range of several 10 A to several 100 A).
  • the two are provided.
  • the thickness of the electrical insulating layer between the two is chosen so that it corresponds to the thickness of the laser diode bar. Since a ceramic insulator is used as the insulating layer, the production of the desired thickness is difficult and expensive.
  • the object is achieved in a heat dissipation module of the type mentioned above in that a current-carrying element between the electrical insulating layer and the fourth portion of the second contact surface is arranged, with the insulating layer in is in thermal contact and which is so connected to the fourth section, that a thermal and electrical connection with the fourth section is present, wherein the Strombowungselement has a terminal portion projecting over at least one of the two contact surfaces
  • the electrical insulating layer as a thin coating (z B as a ceramic coating) are formed.
  • the Strombowungselement itself can be inexpensively manufactured as an electrical conductor with the desired thickness
  • the semiconductor element can be embodied as a semiconductor emitter, in particular as a light-emitting diode which emits incoherent radiation, or else as a semiconductor laser (in particular as a laser diode) which emits coherent radiation.
  • the semiconductor laser can be a high-power laser or high-power laser diode element with a power range from 30 W to several 100 W
  • the semiconductor laser can be formed as a laser diode bar, as a single-laser diode, as a vertical laser diode stack or else as a horizontal laser diode row
  • An electrical connection is understood here to mean, in particular, that there is an electrically equipotential connection, wherein the potential equality may comprise small potential differences, such as ohmic losses in an electrically conductive material.
  • the potential equality may comprise small potential differences, such as ohmic losses in an electrically conductive material.
  • if there is a potential difference it may be referred to as non-electrically connected according to the above embodiments.
  • Between the current-carrying element and the first heat-dissipating body there is thus no electrical connection or no electrically potential-identical connection in the sense of the present invention.
  • the heat dissipation module there is no electrically potential-equal connection between the two contact surfaces (neither between the first and third sections nor between the second and fourth sections).
  • the current-carrying element is connected electrically only equal to the fourth portion of the second contact surface. Between the second portion of the first contact surface and the current-carrying element there is no electrically potential-equal contact because of the insulating layer. The insulating layer thus contributes to a potential separation of the second and fourth sections.
  • the current-carrying element is arranged completely away from the semiconductor element.
  • the current-carrying element is thus neither locally positioned between the semiconductor element and the first heat-dissipating body or the first section nor between the semiconductor element and the second heat-dissipating body or the third section.
  • the current-carrying element is always outside the vertical projections of the semiconductor element on the contact surfaces.
  • a second current-carrying element can be arranged between the two contact surfaces, which is in thermal contact only with the first contact surface in electrical contact and with both contact surfaces, wherein the second current-carrying element has a second connection section protruding beyond at least one of the two contact surfaces.
  • the second current-carrying element may be e.g. be arranged between the electrical insulating layer and the second portion. In this case, both current-carrying elements are superimposed, wherein the electrical insulating layer prevents short-circuiting of the two current-carrying elements.
  • the first contact surface may have a fifth portion and the second contact surface may have a sixth portion, a second electrical insulating layer may be disposed between the fifth and sixth portions, and the second current-carrying element may be disposed between the second insulating layer and the fifth portion the second current-carrying element is in thermal and electrical contact with the second insulating layer in thermal and with the fifth section.
  • the second current-carrying element is preferably electrically connected to the same potential only with the fifth section.
  • the second current-carrying element is arranged completely away from the semiconductor element.
  • the second insulating layer may be formed as an electrically insulating joining layer, by means of which the second current-carrying element is connected to the sixth section.
  • the respective current-carrying element can be joined to the respective insulating layer so that a strain-relieved connection with the second or first heat dissipation body can be realized.
  • first and / or second are used equal to the cooling of the current or the guide elements.
  • the thickness of the respective insulating layer and the thickness of the respective current-carrying element are each preferably smaller than the distance between the first and second sides of the semiconductor emitter.
  • the sum of the thickness of the current-carrying element and the thickness of the insulating layer may be selected such that the distance between the second and fourth sections minus the thickness of the insulating layer and the thickness of the current-carrying element the distance between the first and third section minus the distance of the first and second Side of the semiconductor element corresponds.
  • the thickness of the second current-carrying member and the thickness of the second insulating layer may be selected such that the distance between the fifth and sixth portions minus the thickness of the second current-carrying member and the thickness of the second insulating layer is the distance between the first and third portions minus the distance between the first and second side of the semiconductor element corresponds (but in each case deviations, for example, of up to 20% are possible, which can be compensated, for example, by adaptation of the solder thicknesses for material connection).
  • Thickness of the current-carrying element preferably be chosen so that the desired
  • Insulating layer is maintained between the two ableit stressesn, wherein such
  • Thickness of the second insulating layer and the second current-carrying element if the first and fifth sections and / or the second and sixth sections are not in the same plane.
  • the thickness of the or the current-carrying elements are adapted to the required amperage. Then, e.g. the required distance between the second and fourth
  • Strom returnedsettis be set. If at least one of these distances is greater than the thickness of the semiconductor element, at least one of the contact surfaces can be stepped.
  • connection between the individual elements is preferably cohesive and may e.g. be made by soldering.
  • soft solders eg indium
  • brazing alloys eg gold-tin
  • Each of the electrically insulating layers may, for. B. be formed as an oxide layer or nitride layer. So z. Example, alumina, silica, aluminum nitride or tantalum oxide as a material for the insulating layer and the second insulating layer suitable. At least one of the Insulating layers may include diamond (eg, nanocrystalline diamond). The thickness of the insulating layers can each be in the range of 100 nm-3 ⁇ m.
  • the insulating layer and the second insulating layer may each be applied to the second portion of the first contact surface and to the sixth portion of the second contact surface, e.g. be formed by vapor deposition, spraying, sputtering, painting or printing. It can be a CVD (chemical vapor deposition) or a PVD (physical vapor deposition) method can be used.
  • CVD chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • Theillonableitographer and the current-carrying elements may consist of copper.
  • theillonableitographer can also be made of a carbon-metal composite material.
  • the metal for example, aluminum, copper, silver or cobalt can be used.
  • the current-carrying elements can also consist (predominantly, based on atomic, volumetric or weight percent) of molybdenum and copper or of (predominantly, based on atomic, volumetric or weight percent) tungsten and copper.
  • At least one of the two heat dissipation bodies may have an electrically nonconductive main body with an electrically conductive layer formed thereon, the outer side of which facing away from the main body forming the first or second contact area.
  • the material for the non-conductive main body a material having as high a thermal conductivity as possible can be selected.
  • the main body may consist of beryllium oxide.
  • At least one of the two contact surfaces may be formed as a planar surface.
  • the first and second sections, and the third and fourth sections or lie e.g. the first, second and fifth sections and / or the third, fourth and sixth sections in the same plane.
  • the two contact surfaces are preferably parallel to one another, but may also be tilted relative to one another.
  • first and second or third and fourth section are themselves formed as a flat surface and arranged offset from each other.
  • at least one of the two contact surfaces can be stepped.
  • the heat dissipation module can in particular have exactly one single semiconductor element. However, it can also have a plurality of semiconductor elements, all of which are arranged in the same plane, which is preferably parallel to the first and / or third section. The semiconductor elements are thus preferably adjacent to one another.
  • at least one of the two heat-dissipating bodies in particular both heat-dissipating bodies
  • the situated beneath the motherboard can be arranged side by side in a first direction, so that an extremely compact politicians can be provided.
  • connection section to the second heat dissipation module is preferably produced by direct contacting.
  • connection section of the current-carrying element of the first heat-dissipating module can be joined to the one heat-dissipating body of the second heat-dissipating module.
  • connection section of the current-carrying element of the first heat-dissipating module can abut against an underside facing away from the first contact surface of the first heat-dissipating body of the second heat-dissipating module. If the second heat dissipation module is arranged with its first balableit emotions on the support, then the connection portion between the bottom of the first balableit stressess of the second balableitmoduls and the carrier lie.
  • the one heat-dissipating body of the second heat-dissipating module prefferably has a first side surface facing the first heat-dissipating module, against which the connection section of the current-carrying element of the first heat-dissipating module rests.
  • one of the two heat dissipation bodies of the first heat dissipation module prefferably has a second side surface facing the first side surface, on which an electrically insulating coating is formed.
  • the distance between both side surfaces of the two adjacent soupableitmodulen can be minimized.
  • the connection section also bears against the electrically insulating coating.
  • the electrically insulating coating can be formed as part of the electrical insulation layer
  • the support can be designed to be electrically conductive, the heat dissipation modules then preferably being fastened to the support via an electrically insulating fugue layer.
  • the support it is also possible for the support to be electrically insulating. In this case, the heat dissipation modules can be mounted directly on the support be attached
  • each heat dissipation module being arranged with one of its heat sinks on one of the contact layers and the connection section of the current routing element of the first heat dissipation module with the electrical contact layer on which the second heat dissipation module is arranged, is electrically connected
  • the heat dissipation modules can be arranged side by side in a first direction and the contact layer each have a mounting region on which the heat dissipation modules are arranged, and a contacting portion, wherein the contacting portion of the contact layer on which the second heat dissipation module is arranged, in a direction perpendicular to the first Direction seen to the contacting portion of the contact layer on which the first heat dissipation module is arranged, is offset Also in this case, an extremely compact arrangement of several politiciansableitmodulen is possible
  • the contact layers as seen in plan view, for example, be formed substantially z-form ⁇ g
  • a manufacturing method for a heat dissipation module wherein a first and an opposite second side having semiconductor element between a first electrically conductive sauceableitographer having a first contact surface with a first portion and a second portion adjacent thereto, and a second electrically conductive choirableit phenomena having a first contact surface facing the second contact surface having a third portion and a fourth portion adjacent thereto, is arranged so that the first side is joined to the first portion and the second side to the third portion, whereby the first side of the semiconductor element is thermally and electrically contacted with the first portion of the first contact surface and the second side of the semiconductor element is thermally and electrically contacted with the third portion of the second contact surface, and wherein the second portion with the fourth portion via an interposed electrically insulating layer though thermally, but not electrically connected, and wherein a current-carrying element between the electrical insulating layer and the fourth portion is arranged so that it is in thermal contact with the insulating layer and in that with the fourth section in thermal and electrical
  • Fig. 1 is a schematic plan view of a first embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a schematic side view of theillonableitmoduls of Figure 1 in the manner of an exploded view.
  • Fig. 3 is a side view of a modification of the furnishedableitmoduls of Fig. 1 in the manner of a
  • FIG. 4 shows a side view of a further modification of the heat dissipation module of FIG. 1 in the manner of an exploded view;
  • Fig. 5 is a plan view of another embodiment of the invention
  • Fig. 6 is a schematic front view of the motherboard of Fig. 5 in the manner of a
  • Fig. 7 is a plan view of a modification of the heat dissipation module of Fig. 5;
  • Fig. 8 is a sectional view of a primatanix invention with two
  • Fig. 10 is a front view for explaining an alternative possible arrangement of several
  • Fig. 11 is a plan view of a carrier for receiving a plurality of inventive
  • FIG. 12 shows a plan view according to FIG. 11 with additionally drawn heat dissipation modules
  • FIG. 13 is a schematic sectional view of a further embodiment of the heat dissipation module according to the invention in the manner of an exploded view;
  • Fig. 14 is a plan view of another embodiment of the invention
  • Fig. 15 is a schematic front view of the foundedableitmoduls of Fig. 14 in the manner of a
  • FIG. 16 is a plan view illustrating the arrangement of a plurality of heat sink modules shown in FIGS. 14 and 15 on a common carrier;
  • FIG. 16 is a plan view illustrating the arrangement of a plurality of heat sink modules shown in FIGS. 14 and 15 on a common carrier;
  • FIG. 17 is a plan view of a still further embodiment of the heat sink module according to the invention.
  • Fig. 18 is a schematic rear view of the furnishedableitmoduls of Fig. 17 in the manner of a
  • Fig. 19 is a plan view for explaining the arrangement of a plurality of mecanical module according to FIGS. 17 and 18 on a common carrier
  • Fig. 20 is a schematic side view of one formed from two current-carrying elements
  • Fig. 21 is a plan view of the terminal of Fig. 20, and Fig. 22 is a side view of a heat sink with a terminal according to
  • FIGS. 20 and 21 are identical to FIGS. 20 and 21.
  • the heat dissipation module 1 is designed as a semiconductor radiation source and comprises as semiconductor element a semiconductor emitter 2 in the form of a laser diode bar having a multiplicity of emitters distributed over its width B side by side, a first and a second electrically conductive one réelleableitmaschine 3, 4 and a current-carrying element. 5
  • the laser diode bar 2 and the current-carrying element 5 are arranged between the two mutually facing contact surfaces 6, 7 of the two politiciansableit emotions 3, 4.
  • the first contact surface 6 of the first heat dissipation body 3 has a first portion 8 and a second portion 9 adjacent thereto.
  • the second contact surface 7 comprises a third section 10 and a fourth section 11 adjacent thereto.
  • the semiconductor radiation source 1 is shown in FIG. 2 in the manner of an exploded view, wherein a non-existent intermediate space is shown between the individual elements.
  • the upper side 12 of the laser diode bar 2 is soldered to the third section 10 of the second heat dissipation body 4 (solder layer L1) and thus firmly bonded and therefore mechanically firmly connected.
  • the underside 13 of the laser diode bar 2 is joined or soldered to the first section 8 of the first contact surface 6 of the first heat dissipation body 3 (solder layer L2).
  • the upper side 12 which here is the substrate side of the laser diode bar 2 is in thermal and electrical contact with the third section 10.
  • the laser diode bar 2 here has a width B of about 10 mm, a length T of about 2 mm and a thickness D1 of about 100 .mu.m.
  • the laser diode bar 2 may also have other dimensions.
  • the width B may be greater or smaller than 10 mm, the length T in the range of 0.3 to 5 mm (preferably 1 - 2 mm) and the thickness D1 in the range of 5 - 200 microns.
  • the current-carrying element 5 is soldered with its upper side 14 to the fourth section of the second contact surface 7 (solder layer L3) and thus is in thermal and electrical contact with the fourth section 11.
  • the underside 15 of the current-carrying element 5 is soldered to an applied on the second portion 9 of the first contact surface 6 electrical insulating layer 16 (solder layer L4), so that between the current-carrying element 5 and the first strigableit stresses 3 Although a thermal contact, but no electrical contact is present.
  • the current-carrying element 5 has a connection section 17 projecting over both contact surfaces 6, 7, at the free end of which a current connection S1 is provided. Furthermore, the first heat dissipation body 3 has a power connection S2, so that a current source 19 for operating the laser diode bar 2 can be connected to the two power connections S1, S2. The current of the current source 19 is thus from the power terminal S1 through the Stromf uhrungselement 5, then guided by the second separately capableitkorper 4, the laser diode bar 2 and the first bathableitkorper 3 to the power supply S2
  • the heat is usually generated predominantly in the region of the epitaxial side 13 and must be removed therefrom in order to be able to generate the desired laser radiation (eg pulsed laser radiation or continuous wave laser radiation) permanently with the laser diode bar 2
  • the desired laser radiation eg pulsed laser radiation or continuous wave laser radiation
  • the dissipation of the heat generated during operation by the laser diode bar 2 along a first heat flow path W1 from the bottom 13 into the first shallleitkorper 3 into, if necessary, the cardboardableitkorper 3 may be connected to a (not shown) heat sink
  • the thermal contact between the Strombyungselement 5 and the first compartmentableitkorper 3 is still advantageous in that even the Strombyungselement 5 itself is cooled
  • the required high current strengths here, for example 100 A at a voltage of 2 V
  • the Strombowungselement fifth and the second heat sink 4 of the substrate side upper side 12 of the laser diode element 2
  • the sum of the thickness D2 of the Strombowungsettis 5 and the thickness D3 of the insulating layer 16 is preferably selected so that in the assembled state, the distance of the third section 9 from the fourth section 11 minus the sum of D1 and D2 the distance of the first section 8 from the second section 10 minus the thickness D1 and thus corresponds to the distance between the top and bottom 12, 13 of the laser diode bar 2
  • the Strombowungselement 5 can also cause a similar Stutzfunktion so that it serves as a support bearing for the second jacketableitkorper 4, causing damage or a mechanically excessive stress of the laser diode bar 2 can be avoided
  • the heat sinks 3 and 4 as well as the current-carrying element 5 can be made of copper. It is also possible to produce the heat sinks 3, 4 from a carbon-metal composite with, for example, aluminum, copper, silver or cobalt.
  • the current-carrying element 5 can be made of molybdenum + copper, for example , Tungsten + copper, carbon + metal (eg copper) or carbon nanofibers + metal (eg copper)
  • the insulating layer 16 may be formed as a diamond-containing layer (eg diamond layer) and on its top surface facing away from the first contact surface G carry a solderable metallization, which is suitable for wetting with the solder layer L4 on top of this, in this order, titanium (for adhesion), platinum (for diffusion) and gold as diffusing wetting
  • the insulating layer 16 may, for example, be vapor-deposited, sprayed, tracked or otherwise applied to the first contact surface 6. This has the advantage that the flatness of the first section 8 of the first contact surface 6 is minimally affected
  • the insulating layer 16 can be formed very thin, it can be easily and inexpensively manufactured
  • the Strombowungselement which is usually made of metal, can also be easily and inexpensively manufactured with the necessary thickness to achieve the described support function, this is the inventive heat dissipation module significantly cheaper to produce compared with a heat dissipation without Stromkelselement in which the support function must be realized by the insulating layer
  • no contact directly on the second is made on the second politiciansableit stresses necessary because the contact is made on the protruding terminal portion 17 of the current-carrying element 5.
  • the valuedableit stresses 3, 4 and optionally the current-carrying element may be formed substantially cuboid.
  • the first contact surface 6 and the second contact surface 7 are planar, so that the first and second sections 8, 9 lie in the same plane and the third and fourth sections 10, 11 lie in the same plane.
  • one or both contact surfaces 6, 7 are formed stepped.
  • Fig. 3 an embodiment is shown in which only the first contact surface is stepped, wherein the first and second sections 8, 9 are each formed as a flat surface.
  • the first in the embodiment of Fig. 3, the first gravimeter 3 on a step element 25, which is connected to the firstticianableitmaschine 3 cohesively (for example by soldering) and thus is part of the first réelleableit stressess 3.
  • the upper side of the step element 25 facing the laser diode bar 2 forms the first section 8 of the first contact surface 6.
  • the stepped heat dissipation body 3 shown in FIG. 3 can be produced very simply, since essentially only two parallelepiped bodies are required. However, it is also possible to form the stepped réelleableitmaschine in one piece.
  • FIG. 4 is a side view of a modification of the cherriesableitmoduls invention shown in FIGS. 1 and 2.
  • the same elements are designated by the same reference numerals and to the description of which reference is made to the above embodiment.
  • the second heat dissipation body 4 is designed differently.
  • the second heat dissipation body 4 has an electrically insulating main body 20, the underside 21 of which is provided with a conductive layer 22, which may have a thickness of 20 ⁇ m, for example.
  • the conductive layer 22 ensures the electrical contact.
  • the main body 20 is preferably selected from a material which has the highest possible thermal conductivity.
  • the main body 20 may for example consist of beryllium oxide or diamond or be formed diamond-containing.
  • the current-carrying element 5 viewed in the direction of the delivery of the laser radiation through the laser diode bar 2 (to the left in FIGS. 1-4), is arranged behind the laser diode bar 2.
  • the current-carrying element 5 next to the laser diode bar 2. This is special advantageous if the length T of the laser diode bar 2 is greater than its half width B (T> Vi B).
  • T half width B
  • FIG. 6 in the same way as FIG. 2, the laser diode arrangement 1 is shown in the manner of an exploded view, whereby intermediate spaces which are not present in each case between the elements are shown.
  • the laser diode bar 2 is soldered to the first section 8 of the first contact surface 6 and to the third section 10 of the second contact surface 7 (solder layers L).
  • the total thickness ( Figure 6) of superimposed current-carrying element 5 and insulating layer 16 is selected such that the distance between sections 9 and 11 minus the total thickness equals the distance between sections 8 and 10 minus the thickness of the laser diode bar 2, so that the current-carrying elements 5 together with the insulating layers 16 also serve as a support for the second heat dissipation body 4.
  • first heat flow path W1 not only the epitaxial side or bottom 13 of the laser diode bar 2 is cooled (first heat flow path W1).
  • the upper side 12 (substrate side) of the laser diode bar 2 is cooled via the second heat flow paths W2, which extend over the second heat dissipation body 4 and the respective current-carrying elements 5 and insulating layers 16 into the first heat-dissipating body 3.
  • Fig. 7 a modification of the embodiment of Figures 5 and 6 is shown. As can be seen from the plan view of Fig. 7, not two separate current-carrying elements 5 are provided, but a single U-shaped current-carrying element 5, so that only one power connection S1 is necessary.
  • FIG. 7 corresponds to the embodiment of FIGS. 5 and 6.
  • the insulating layer 16 may be formed in the described embodiments as an electrically insulating bonding layer.
  • the solder layer L4, L between the insulating layer 16 and the current-carrying element 5 is of course no longer necessary.
  • FIG. 8 is a sectional view of a heat dissipation arrangement with two heat dissipation modules 1, 1 'according to the invention as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the heat dissipation arrangement has an electrically insulating support 30, wherein each heat dissipation module 1, 1 'or each laser diode arrangement 1, 1' is seated on an electrically conductive layer 31, 32.
  • the two layers 31, 32 are separated from each other so that there is no electrical contact.
  • the light emission direction is shifted from right to left in FIG. 8 and the second laser diode arrangement 1 'is offset towards the first laser diode arrangement 1 to the rear (to the right in FIG. 8) and laterally (perpendicular to the plane of FIG. 8).
  • the current-carrying element 5 of the first laser diode arrangement 1 is led back out of the connection area between the heat-dissipating bodies 3, 4 and fixed on the electrically conductive layer 32 of the second laser diode arrangement 1 ', contrary to the light-emission direction.
  • the lead-out portion of the current-carrying element 5 forms the connecting portion 17.
  • the first heat dissipation body 3 of the first laser diode arrangement 1 has a rounding off of its rear edge, over which the current-carrying element 5 is guided. As a result, damage to the insulating layer 16 can be avoided, which could cause a short circuit with the first heat sink 3 by itself.
  • FIG. 9 shows a front view of a heat dissipation arrangement of several laser diode arrangements 1, 1 ', which are fastened on a metallic heat sink 34 via an electrically insulating joining means 33. 9, the light emission direction is out of the plane of the drawing.
  • the current-carrying element 5 of the first laser diode arrangement 1 is perpendicular to the light emission direction laterally out of the connection region between the two politiciansableit stressesn 3, 4 brought out (terminal portion 17).
  • the lateral edge of the first heat dissipation body 3 is rounded in the region of the insulating layer 16. Outside the connection region of the terminal portion 17 of the current-carrying element 5 is bent in an L-shape, wherein the free leg of the terminal portion 17 of the current-carrying element 5, the first heat sink 3 of the second laser diode array 1 'contacted laterally.
  • FIG. 10 shows a development of the heat dissipation arrangement of FIG. 9, in which the insulating layer 16 extends from the mounting side (first contact surface) onto the side surface of the first heat dissipation body 3.
  • the free leg of the terminal portion 17 of the current-carrying element 5 can then rest against the side surface of the first heat dissipation body 3, without provoking a short circuit.
  • the packing density of the laser diode arrays 1, 1 ' can be increased in the order shown.
  • connection portion 17 may have no or more bends.
  • FIG. 11 shows in plan view an electrically insulating carrier 35 on which a plurality of identically formed conductors or conductive layers 36 are formed.
  • Each conductive layer consists of two mutually diagonally offset contact surfaces 37, 38, which are connected to each other via a diagonally extending intermediate piece 39.
  • the conductive layers 36 are arranged offset from one another such that the second contact surface 38 (contacting section) is offset in the vertical direction (from bottom to top in FIG. 12) from the first contact surface 37 (mounting area) of the adjacent conductive layer 36.
  • FIG. 12 shows the same plan view as in FIG. 11, wherein now additionally the applied laser diode arrangements 1 are shown.
  • the first heat-dissipating body which in the illustration in FIG. 12 is concealed by the second heat-dissipating body 4 and thus not visible, is in each case electrically connected to the first section 37 of the conductive layer 36.
  • the current-carrying element 5 is led out of the connection area between the two heat-dissipating bodies 3, 4 in the opposite direction to the light-emitting direction (Terminal portion 17) and connected to the second contact surface 38 of the adjacent contact layer 36.
  • FIG. 13 shows a schematic sectional view of a wide embodiment of the heat dissipation module 1 according to the invention.
  • a thyristor 40 is cooled, wherein like elements are denoted by like reference numerals and reference is made to the above embodiments for their description. In the following, essentially the differences will be indicated.
  • a through hole 41 is provided in the second heat dissipation body 4, through which a contacting takes place with the third contact of the thyristor.
  • the first contact which is located here on the underside 13 of the thyristor 40, is contacted via the first heat dissipation body 3.
  • the second contact which may be annular here, for example, and is at the top side 14, is contacted via the second heat dissipation body 4.
  • Figs. 14 and 15 the same or similar elements as in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and substantially only the differences will be described below.
  • Fig. 15 in the same way as e.g. in Fig. 6, the laser diode assembly 1 is shown in the manner of an exploded view, wherein for better representability in each case between the elements not shown gaps are located.
  • a significant difference of the embodiment of FIGS. 14 and 15 is that in addition to the current-carrying element 5, which is electrically connected to the second heat dissipation 4, a second current-carrying element 50 is provided, the electrically equipotential only with the first réelleableit stresses 3 and not with the second heat dissipation body 4 is connected.
  • a electrically insulating layer 51 disposed therebetween, which may be formed in the same manner as the electrically insulating layer 16.
  • the insulating layers 16, 51 are formed here as joint layers (electrically insulating adhesive) and serve to add the first current-carrying element 5 to the first heat-dissipating body 3 and the second current-carrying element 50 to the second heat-dissipating body 4.
  • the first current-carrying element 5 is first joined to the second heat-dissipating body 4 by means of a first solder layer L1 and the second current-carrying element 50 is joined to the first heat-dissipating body 3 via a second solder layer L2.
  • the second current-carrying element 50 lies between a fifth section 52 of the first contact surface 6 and a sixth section 53 of the second contact surface 7. Due to the thermal connection of the second current-carrying element 50 to the fifth and sixth sections 52, 53 and thus to both heat-dissipating bodies 3 and 4 Also, in this embodiment, a heat dissipation path W2 from the semiconductor element 2 via the second heat dissipation body 4, the insulating layer 51, and the second current-carrying element 50 to the first heat dissipation body 3 is provided, so that excellent cooling is possible.
  • both current-conducting elements 5, 50 are each completely remote from the semiconductor element 2. That is, the two current-carrying elements 5 and 50 lie in a vertical projection of the semiconductor element 2 on the first heat-dissipating body 3 and on the second heat-dissipating body 4 in each case next to the semiconductor element 2.
  • the second current-carrying element 50 has a connection section 54 projecting over both heat-dissipating bodies 3, 4 and which can be formed substantially the same as the connection section 17 of the current-carrying element 5.
  • connection portion 54 of the second current-carrying element 50 can serve as a power connection S2, as shown in Fig. 14.
  • the power supply / removal to both heat dissipating bodies 3, 4 can take place via the separate current-carrying elements 5, 50, which are arranged between the heat-dissipating bodies 3, 4.
  • the two politiciansableit stresses 3, 4 are contactable in a simple manner, so that they can be made, for example, predominantly or completely from difficult to process metal-containing composite materials (for example, silver diamond).
  • the connecting portions 17, 54 of the two current-carrying elements 5, 50 are preferably at the same level, whereby a electrical Senenscnies of several laser diode arrays 1 according to FIGS 14 and 15 in a simple manner possible
  • FIG. 16 shows in plan view such a line circuit of three laser diode arrays 1 arranged on a heat sink 55.
  • An electrical insulator 56 is further arranged on the heat sink 55, on which metallizations 57 spaced apart from each other are provided.
  • the connection sections 17 and 54 of the laser diode arrangements 1 are electrically connected to the metallization 57 so that the desired Senenscrien is present
  • the emission direction of the light is in the representation of Figure 16 from right to left
  • the terminal portion 17 and / or the terminal portion 54 must not rear over both ratio 3, 4 protrude They can also be led out laterally, forward or example down It must be the connection sections 17 and 54 are not on the same level but can on different Projecting level over the gaugeableit stresses
  • FIGS. 17 and 18 the same or similar elements as in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and substantially only the differences are described.
  • the laser diode array 1 is an exploded view similar to FIG
  • the current source 19, including the supply lines, are not shown. Only the current connections S1 and S2 are shown schematically
  • the laser diode bar 2 in the embodiment of FIGS. 17 and 18 extends almost the entire width of the heat dissipation modules 3, 4 5, 50 not next to the laser diode bar 2, but behind it, as can be seen in particular in Figure 17
  • the entire width of the politiciansableitmodule 3, 4 are used for the Strombowungsetti 5, 50
  • the current-carrying elements 5 and 50 are in turn completely away from the laser diode bar 2.
  • the laser diode arrangement 1 according to FIGS. 17 and 18 can be connected in series in the same way as the laser diode arrangement of FIGS. 14 and 15.
  • a corresponding top view of such a series circuit of four laser diode arrays 1 according to FIGS. 17 and 18 is shown in FIG. 19, wherein the same or similar elements are denoted by the same reference numerals in comparison to the structure of FIG.
  • a comparison between Figs. 19 and 16 shows that the distances between the metallizations 57 are significantly lower.
  • the distance of the individual laser diode array 1 is of course exaggerated. These can lie much closer to one another, so that a quasi continuous light line (emission direction in FIG. 19 from right to left) can be generated with the laser diode arrangements shown here.
  • Fig. 20 shows (not to scale) the side view of a formed from two current-carrying elements 5 and 50 connecting element 58, wherein the current-carrying elements 5 and 50 are connected to each other via a layer 16 electrically insulating joining means.
  • the electrically insulating joining means 16 is an adhesive filled with ceramic particles, wherein the size of the ceramic particles ensures a sufficient, the electrical insulation ensuring, homogeneous distance between the two current-carrying elements of about 5 microns.
  • FIG. 21 the terminal member 58 of Fig. 20 is shown in plan view. From this view, in particular two connecting lugs 59, 60 are visible, which belong to the connecting portions 17, 54. Both connecting straps 59, 60 each have an opening 61, 62, which are designed for receiving fastening means provided for fastening electrical supply lines, for example screws.
  • the thickness of the current-carrying elements is constant over their entire length. In a preferred, not shown, the thickness of the
  • Power guide elements 5 and 50 are not constant. In this case, e.g. the thickness of the
  • FIG. 22 shows a heat dissipation module 1 with a connection element 58 according to FIGS. 20 and 21.
  • FIG. 22 shows a heat dissipation module 1 with a connection element 58 according to FIGS. 20 and 21.
  • FIG. 22 shows only two solder layers L1 and L2 must be provided, which simultaneously ensure the connection of the connection element 58 and the semiconductor element 2 with the first and second heat dissipation bodies 3 and 4.
  • FIGS. 1 to 13 it is also possible in all embodiments of FIGS. 1 to 13, to provide a second current-carrying element in the same or similar manner as in the embodiment of Figs. 14, 15 and 17, 18.

Abstract

The invention relates to a heat dissipation module having a semiconductor element (2) comprising a first side and an opposing second side (13, 12), to a first electrically conductive heat dissipating body (3) which has a first contact surface (6) with a first section (8) and an adjacent second section (9), to a second electrically conductive heat dissipation body (4) which has a second contact surface (7) that faces the first contact surface (6) and has a third section (10) and adjacent thereto a fourth section (11), the semiconductor element (2) being arranged between the two heat dissipating bodies (3, 4), the first side (13) being joined to the first section (8) and the second side (12) to the third section (10) such that the first side (12) of the semiconductor element (2) is contacted thermally and electrically with the first section (8) of the first contact surface (6) and the second side (12) of the semiconductor element (2) is contacted thermally and electrically with the third section (10) of the second contact surface (7), and the second section (9) being thermally, but not electrically connected to the fourth section (11) by an interposed electric insulating layer (16), characterized in that a current conduction element (5) is arranged between the electric insulating layer (16) and the fourth section (11) of the second contact surface (7), said element being in thermal contact with the insulating layer (16) and in thermal and electric contact with the fourth section (11), wherein the current conduction element (15) comprises an end section (17) extending at least beyond one of the two contact surfaces (6, 7).

Description

Wärmeableitmodul mit einem Halbleiterelement und Herstellungsverfahren für ein solches Wärmeableitmodul Heat dissipation module with a semiconductor element and manufacturing method for such a heat dissipation module
Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Wärmeableitmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a heat dissipation module according to the preamble of claim 1.
Ein solches Wärmeableitmodul ist z.B. aus D. Lorenzen et al.: "Passively cooled diode lasers in the cw power ränge of 120 to 200 W", Proceedings of SPIE, Band 6876, Artikel Nr. 68760Q, bekannt, wobei das Halbleiterelement als Laserdiodenbarren ausgebildet ist. Die optische Ausgangsleistung des Laserdiodenbarrens kann z. B. im Bereich von einigen 10 W bis zu mehreren 100 W liegen, so daß der Laserdiodenbarren mit hohem Strom (z.B. im Bereich von einigen 10 A zu mehreren 100 A) betrieben werden muß. Da nur ein gewisser Teil der dem Laserdiodenbarren zugeführten elektrischen Leistung in optische Leistung umgewandelt wird, wird auch gleichzeitig eine hohe Wärmeleistung erzeugt, was eine effektive Kühlung des Laserdiodenbarrens notwendig macht, um z.B. eine vorbestimmte Lebensdauer des Laserdiodenbarrens gewährleisten zu können. Häufig ist eine Maximaltemperatur des Laserdiodenbarrens vorgegeben, die im Betrieb nicht überschritten werden darf.Such a heat dissipation module is e.g. from D. Lorenzen et al., "Passively cooled diode laser in the cw power ranks of 120 to 200 W", Proceedings of SPIE, Volume 6876, Article No. 68760Q, known, wherein the semiconductor element is formed as a laser diode bar. The optical output power of the laser diode bar can z. For example, in the range of a few 10 W to several 100 W, so that the laser diode bar has to be operated at a high current (for example, in the range of several 10 A to several 100 A). Since only some of the electrical power supplied to the laser diode bar is converted to optical power, high thermal power is also generated simultaneously, necessitating effective cooling of the laser diode bar, e.g. to ensure a predetermined life of the laser diode bar. Frequently, a maximum temperature of the laser diode bar is predetermined, which must not be exceeded during operation.
Daher sind die beiden Wärmeableitkörper vorgesehen. Die Dicke der elektrischen Isolierschicht zwischen den beiden Wärmeableitkörpern ist dabei so gewählt, daß sie der Dicke des Laserdiodenbarrens entspricht. Da als Isolierschicht ein Keramikisolator verwendet wird, ist die Herstellung der gewünschten Dicke schwierig und teuer.Therefore, the two Wärmeableitkörper are provided. The thickness of the electrical insulating layer between the two Wärmeableitkörpern is chosen so that it corresponds to the thickness of the laser diode bar. Since a ceramic insulator is used as the insulating layer, the production of the desired thickness is difficult and expensive.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Wärmeableitmodul der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie leicht und kostengünstig herstellbar ist.Based on this, it is an object of the invention to develop a heat dissipation module of the type mentioned so that it is easy and inexpensive to produce.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Wärmeableitmodul der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Stromführungselement zwischen der elektrischen Isolierschicht und dem vierten Abschnitt der zweiten Kontaktfläche angeordnet ist, das mit der Isolierschicht in thermischem Kontakt steht und das so mit dem vierten Abschnitt verbunden ist, daß eine thermische und elektrische Verbindung mit dem vierten Abschnitt vorliegt, wobei das Stromfuhrungselement einen über zumindest eine der beiden Kontaktflachen vorstehenden Anschlußabschnitt aufweistAccording to the invention the object is achieved in a heat dissipation module of the type mentioned above in that a current-carrying element between the electrical insulating layer and the fourth portion of the second contact surface is arranged, with the insulating layer in is in thermal contact and which is so connected to the fourth section, that a thermal and electrical connection with the fourth section is present, wherein the Stromfuhrungselement has a terminal portion projecting over at least one of the two contact surfaces
Damit kann vorteilhaft die elektrische Isolierschicht als dünne Beschichtung (z B als Keramikbeschichtung) ausgebildet werden Das Stromfuhrungselement selbst kann als elektrischer Leiter kostengünstig mit der gewünschten Dicke hergestellt werden Somit ist insgesamt die Herstellung der erfindungsgemäßen Warmeableitanordnung einfacher und kostengünstiger möglichThus, advantageously, the electrical insulating layer as a thin coating (z B as a ceramic coating) are formed The Stromfuhrungselement itself can be inexpensively manufactured as an electrical conductor with the desired thickness Thus, overall, the production of the invention Warmeableitanordnung is simpler and cheaper possible
Auch kann der Anschlußabschnitt z B an einen Pol einer Stromquelle angeschlossen oder mit einem in Reihe zu schaltenden weiteren Warmeableitmodul verbunden werden, so daß über das Stromfuhrungselement die elektrische Kontaktierung des zweiten Wärmeableitkörpers erfolgen kann Ein separater Kontakt muß somit nicht mehr am zweiten Warmeableitkörper vorgesehen werdenAlso, the terminal portion z B can be connected to a pole of a power source or connected to an in series to be switched another heat dissipation, so that via the Stromfuhrungselement the electrical contacting of the second Wärmeableitkörpers can take place A separate contact must therefore not be provided on the second heat sink
Mit diesem Warmeableitmodul ist es ferner möglich, nicht nur eine Seite des Halbleiterelements, sondern auch die zweite Seite des Halbleiterelements zu kühlen Dabei kann der Warmeflußpfad von der einen zur anderen Seite kurz gehalten werden, was eine effektive Kühlung ermöglicht Die elektrische Isolierschicht dient dazu, den Wärmeflußpfad zwischen den beiden Wärmeableitkorpern zu gewährleisten und gleichzeitig ein elektrischen Kurzschluß der elektrisch leitfähigen Warmeableitkörper zu verhindernWith this heat dissipation module, it is further possible to cool not only one side of the semiconductor element but also the second side of the semiconductor element. The heat flow path can be kept short from one side to the other, which enables effective cooling To ensure heat flow path between the two Wärmeableitkorpern and at the same time to prevent electrical short circuit of the electrically conductive Wärmeableitkörper
Das Halbleiterelement kann als Halbleiteremitter, insbesondere als Leuchtdiode, die inkohärente Strahlung abgibt, oder auch als Halbleiterlaser (insbesondere als Laserdiode), der kohärente Strahlung abgibt, ausgebildet sein Der Halbleiterlaser kann als Hochleistungslaser bzw Hochleistungslaserdiodenelement mit einem Leistungsbereich von 30 W bis zu mehreren 100 W, sowohl für den kontinuierlichen, als auch für den gepulsten Betrieb ausgebildet sein Der Halbleiterlaser kann als Laserdiodenbarren, als Einzellaserdiode, als vertikaler Laserdiodenstapel oder auch als horizontaler Laserdiodenreihe ausgebildet seinThe semiconductor element can be embodied as a semiconductor emitter, in particular as a light-emitting diode which emits incoherent radiation, or else as a semiconductor laser (in particular as a laser diode) which emits coherent radiation. The semiconductor laser can be a high-power laser or high-power laser diode element with a power range from 30 W to several 100 W The semiconductor laser can be formed as a laser diode bar, as a single-laser diode, as a vertical laser diode stack or else as a horizontal laser diode row
Unter einer elektrischen Verbindung wird hier insbesondere verstanden, daß eine elektrisch potentialgleiche Verbindung vorliegt, wobei die Potentialgleichheit geringe Potentialdifferenzen, wie z B Ohm'sche Verluste in einem elektrisch leitfähigen Material umfassen kann Es liegt jedoch z B keine Potentialgleichheit zwischen dem ersten Wärmeableitkόrper und dem Stromfuhrungselement vor, da der pn- oder pin-Ubergang im dazwischen angeordneten Halbleiterelement zu einem Potentialsprung bzw einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten Wärmeableitkörper und dem Stromführungselement führt. In diesem Fall, wenn eine Potentialdifferenz vorhanden ist, kann dies gemäß den obigen Ausführungen als nicht elektrisch verbunden bezeichnet werden. Zwischen dem Stromführungselement und dem ersten Wärmeableitkörper besteht somit im Sinne der vorliegenden Erfindung keine elektrische Verbindung bzw. keine elektrisch potentialgleiche Verbindung.An electrical connection is understood here to mean, in particular, that there is an electrically equipotential connection, wherein the potential equality may comprise small potential differences, such as ohmic losses in an electrically conductive material. However, there is no potential equality between the first heat dissipating body and the current guiding element before, since the pn or pin transition in the semiconductor element arranged therebetween to a potential jump or a potential difference between the first Heat dissipation body and the current-carrying element leads. In this case, if there is a potential difference, it may be referred to as non-electrically connected according to the above embodiments. Between the current-carrying element and the first heat-dissipating body there is thus no electrical connection or no electrically potential-identical connection in the sense of the present invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Wärmeableitmodul liegt keine elektrisch potentialgleiche Verbindung zwischen den beiden Kontaktflächen vor (weder zwischen dem ersten und dritten Abschnitt noch zwischen dem zweiten und vierten Abschnitt). Das Stromführungselement ist lediglich mit dem vierten Abschnitt der zweiten Kontaktfläche elektrisch potentialgleich verbunden. Zwischen dem zweiten Abschnitt der ersten Kontaktfläche und dem Stromführungselement liegt wegen der Isolierschicht kein elektrisch potentialgleicher Kontakt vor. Die Isolierschicht trägt somit zu einer Potentialtrennung des zweiten und vierten Abschnitts bei.In the heat dissipation module according to the invention there is no electrically potential-equal connection between the two contact surfaces (neither between the first and third sections nor between the second and fourth sections). The current-carrying element is connected electrically only equal to the fourth portion of the second contact surface. Between the second portion of the first contact surface and the current-carrying element there is no electrically potential-equal contact because of the insulating layer. The insulating layer thus contributes to a potential separation of the second and fourth sections.
Bevorzugt ist das Stromführungselement vollständig abseits des Halbleiterelements angeordnet. Das Stromführungselement ist somit örtlich weder zwischen dem Halbleiterelement und dem ersten Wärmeableitkörper bzw. dem ersten Abschnitt noch zwischen dem Halbleiterelement und dem zweiten Wärmeableitkörper bzw. dem dritten Abschnitt positioniert. Anders gesagt, das Stromführungselement ist stets außerhalb der senkrechten Projektionen des Halbleiterelementes auf die Kontaktflächen.Preferably, the current-carrying element is arranged completely away from the semiconductor element. The current-carrying element is thus neither locally positioned between the semiconductor element and the first heat-dissipating body or the first section nor between the semiconductor element and the second heat-dissipating body or the third section. In other words, the current-carrying element is always outside the vertical projections of the semiconductor element on the contact surfaces.
Bei dem erfindungsgemäßen Wärmeableitmodul kann ein zweites Stromführungselement zwischen beiden Kontaktflächen angeordnet sein, das nur mit der ersten Kontaktfläche in elektrischem Kontakt und mit beiden Kontaktflächen in thermischem Kontakt steht, wobei das zweite Stromführungselement einen über zumindest eine der beiden Kontaktflächen vorstehenden zweiten Anschlußabschnitt aufweist.In the heat dissipation module according to the invention, a second current-carrying element can be arranged between the two contact surfaces, which is in thermal contact only with the first contact surface in electrical contact and with both contact surfaces, wherein the second current-carrying element has a second connection section protruding beyond at least one of the two contact surfaces.
Das zweite Stromführungselement kann z.B. zwischen der elektrischen Isolierschicht und dem zweiten Abschnitt angeordnet sein. In diesem Fall liegen beide Stromführungselemente übereinander, wobei die elektrische Isolierschicht einen Kurzschluß der beiden Stromführungselemente verhindert.The second current-carrying element may be e.g. be arranged between the electrical insulating layer and the second portion. In this case, both current-carrying elements are superimposed, wherein the electrical insulating layer prevents short-circuiting of the two current-carrying elements.
Ferner kann z.B. die erste Kontaktfläche einen fünften Abschnitt und die zweite Kontaktfläche einen sechsten Abschnitt aufweisen, kann eine zweite elektrische Isolierschicht zwischen dem fünften und sechsten Abschnitt angeordnet und kann das zweite Stromführungselement zwischen der zweiten Isolierschicht und dem fünften Abschnitt angeordnet sein, wobei das zweite Stromführungselement mit der zweiten Isolierschicht in thermischem und mit dem fünften Abschnitt in thermischem und elektrischem Kontakt steht.Further, for example, the first contact surface may have a fifth portion and the second contact surface may have a sixth portion, a second electrical insulating layer may be disposed between the fifth and sixth portions, and the second current-carrying element may be disposed between the second insulating layer and the fifth portion the second current-carrying element is in thermal and electrical contact with the second insulating layer in thermal and with the fifth section.
In dieser Art und Weise sind beide Wärmeableitkörper einfach elektrisch kontaktierbar, so daß beispielsweise Wärmeableitkörper einsetzbar sind, die überwiegend oder auch vollständig aus nur schwer bearbeitbaren metallhaltigen Verbundwerkstoffen (beispielsweise Silber-Diamant) bestehen.In this way, both Wärmeableitkörper are easily electrically contacted, so that, for example, heat sinks are used, which consist mainly or completely of difficult to process metal-containing composite materials (for example, silver-diamond).
Das zweite Stromführungselement ist bevorzugt lediglich mit dem fünften Abschnitt elektrisch potentialgleich verbunden.The second current-carrying element is preferably electrically connected to the same potential only with the fifth section.
Es ist besonders bevorzugt, daß das zweite Stromführungselement vollständig abseits des Halbleiterelementes angeordnet ist.It is particularly preferred that the second current-carrying element is arranged completely away from the semiconductor element.
Die zweite Isolierschicht kann als elektrisch isolierende Fügeschicht ausgebildet sein, mittels der das zweite Stromführungselement mit dem sechsten Abschnitt verbunden ist.The second insulating layer may be formed as an electrically insulating joining layer, by means of which the second current-carrying element is connected to the sixth section.
Bei dem Wärmeableitmodul kann das jeweilige Stromführungselement an die jeweilige Isolierschicht gefügt sein, so daß eine zugentlastete Verbindung mit dem zweiten bzw. ersten Wärmeableitkörper realisiert werden kann.In the heat dissipation module, the respective current-carrying element can be joined to the respective insulating layer so that a strain-relieved connection with the second or first heat dissipation body can be realized.
Auch ist es möglich, das Stromführungselement an den vierten Abschnitt und/oder das zweite Stromführungselement an dem fünften Abschnitt zu fügen bzw. mit diesem stoffschlüssig zu verbinden. Dadurch kann der gewünschte thermische und elektrische Kontakt zwischen dem Stromführungselement und dem zweiten Wärmeableitkörper bzw. dem zweiten Stromführungselement und dem ersten Wärmeableitkörper dauerhaft gewährleistet werden.It is also possible to add the current-carrying element to the fourth section and / or the second current-carrying element to the fifth section or to join it in a material-locking manner. As a result, the desired thermal and electrical contact between the current-carrying element and the second heat-dissipating body or the second current-carrying element and the first heat-dissipating body can be ensured permanently.
Ferner kann der erste und/oder zweite Wärmeableitkörper gleich zur Kühlung des bzw. der Stromführungselemente genutzt werden.Furthermore, the first and / or second Wärmeableitkörper can be used equal to the cooling of the current or the guide elements.
Die Dicke der jeweiligen Isolierschicht und die Dicke des jeweiligen Stromführungselementes ist jeweils bevorzugt kleiner als der Abstand zwischen der ersten und zweiten Seite des Halbleiteremitters.The thickness of the respective insulating layer and the thickness of the respective current-carrying element are each preferably smaller than the distance between the first and second sides of the semiconductor emitter.
Insbesondere kann die Summe der Dicke des Stromführungselementes und der Dicke der Isolierschicht so gewählt sein, daß der Abstand zwischen dem zweiten und vierten Abschnitt abzüglich der Dicke der Isolierschicht und der Dicke des Stromführungselementes dem Abstand zwischen dem ersten und dritten Abschnitt abzüglich des Abstandes der ersten und zweiten Seite des Halbleiterelementes entspricht. Auch kann die Dicke des zweiten Stromführungselementes und die Dicke der zweiten Isolierschicht so gewählt werden, daß der Abstand zwischen dem fünften und sechsten Abschnitt abzüglich der Dicke des zweiten Stromführungselementes und der Dicke der zweiten Isolierschicht dem Abstand zwischen dem ersten und dritten Abschnitt abzüglich des Abstandes zwischen der ersten und zweiten Seite des Halbleiterelementes entspricht (dabei sind jedoch jeweils Abweichungen beispielsweise von bis zu 20 % möglich, die z.B. durch Anpassung der Lotdicken zur stoffschlüssigen Verbindung kompensiert werden können). In diesem Fall kann der Aufbau aus Isolierschicht und Stromführungselement als Stützlager für den zweiten Wärmeableitkörper und/oder kann der Aufbau aus zweiter Isolierschicht und zweitem Stromführungselement als Stützlager für den ersten Wärmeableitkörper derart dienen, daß die mechanische Belastung des Halbleiterelementes zwischen den beiden Wärmeableitkörpern minimiert werden kann.In particular, the sum of the thickness of the current-carrying element and the thickness of the insulating layer may be selected such that the distance between the second and fourth sections minus the thickness of the insulating layer and the thickness of the current-carrying element the distance between the first and third section minus the distance of the first and second Side of the semiconductor element corresponds. Also, the thickness of the second current-carrying member and the thickness of the second insulating layer may be selected such that the distance between the fifth and sixth portions minus the thickness of the second current-carrying member and the thickness of the second insulating layer is the distance between the first and third portions minus the distance between the first and second side of the semiconductor element corresponds (but in each case deviations, for example, of up to 20% are possible, which can be compensated, for example, by adaptation of the solder thicknesses for material connection). In this case, the structure of insulating layer and current-carrying element as a support bearing for the second Wärmeableitkörper and / or the construction of second insulating layer and second current-carrying element serve as a support bearing for the first Wärmeableitkörper such that the mechanical stress of the semiconductor element between the two Wärmeableitkörpern can be minimized ,
Sollten der erste und zweite Abschnitt nicht in derselben Ebene liegen und/oder der dritte und vierte Abschnitt nicht in derselben Ebene liegen, können die Dicke der Isolierschicht und dieIf the first and second portions are not in the same plane and / or the third and fourth portions are not in the same plane, the thickness of the insulating layer and the
Dicke des Stromführungselementes bevorzugt so gewählt werden, daß die gewünschteThickness of the current-carrying element preferably be chosen so that the desired
Stützfunktion bzw. die Funktion als Abstandshalter von Stromführungselement undSupport function or the function as a spacer of current-carrying element and
Isolierschicht zwischen den beiden Wärmeableitkörpern beibehalten wird, wobei ein solcherInsulating layer is maintained between the two Wärmeableitkörpern, wherein such
Abstand bevorzugt eingestellt ist, der eine minimale mechanische Belastung des zwischen beiden Wärmeableitkörpern angeordneten Halbleiterelementes bedingt. Gleiches gilt für dieDistance is preferably set, which requires a minimum mechanical stress of the arranged between the two Wärmeableitkörpern semiconductor element. The same applies to the
Dicke der zweiten Isolierschicht und des zweiten Stromführungselementes, falls der erste und fünfte Abschnitt und/oder der zweite und sechste Abschnitt nicht in derselben Ebene liegen.Thickness of the second insulating layer and the second current-carrying element, if the first and fifth sections and / or the second and sixth sections are not in the same plane.
Auch kann z.B. die Dicke des bzw. der Stromführungselemente an die notwendige Stromstärke angepaßt werden. Dann kann z.B. der erforderliche Abstand zwischen dem zweiten und viertenAlso, e.g. the thickness of the or the current-carrying elements are adapted to the required amperage. Then, e.g. the required distance between the second and fourth
Abschnitt und/oder zwischen dem fünften und sechsten Abschnitt in Abhängigkeit der notwendigen Dicke des Stromführungselementes und/oder des zweitenSection and / or between the fifth and sixth sections depending on the necessary thickness of the current-carrying element and / or the second
Stromführungselementes festgelegt werden. Falls zumindest einer dieser Abstände größer als die Dicke des Halbleiterelementes ist, kann zumindest eine der Kontaktflächen gestuft ausgebildet sein.Stromführungselementes be set. If at least one of these distances is greater than the thickness of the semiconductor element, at least one of the contact surfaces can be stepped.
Die Verbindung zwischen den einzelnen Elementen ist bevorzugt stoffschlüssig und kann z.B. durch Löten hergestellt sein. Dazu können Weichlote (z. B. Indium) oder Hartlote (z. B. Gold- Zinn) verwendet werden. Hartlote sind aufgrund ihrer hohen Leistungsbeständigkeit bevorzugt.The connection between the individual elements is preferably cohesive and may e.g. be made by soldering. For this purpose, soft solders (eg indium) or brazing alloys (eg gold-tin) can be used. Brazing alloys are preferred because of their high performance.
Jede der elektrisch isolierenden Schichten kann z. B. als Oxid-Schicht oder Nitrid-Schicht ausgebildet sein. So ist z. B. Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Aluminiumnitrid oder Tantaloxid als Material für die Isolierschicht sowie die zweite Isolierschicht geeignet. Zumindest eine der Isolierschichten kann Diamant (beispielsweise nanokristallinen Diamant) enthalten. Die Dicke der Isolierschichten kann jeweils im Bereich von 100nm - 3μm liegen.Each of the electrically insulating layers may, for. B. be formed as an oxide layer or nitride layer. So z. Example, alumina, silica, aluminum nitride or tantalum oxide as a material for the insulating layer and the second insulating layer suitable. At least one of the Insulating layers may include diamond (eg, nanocrystalline diamond). The thickness of the insulating layers can each be in the range of 100 nm-3 μm.
Die Isolierschicht sowie die zweite Isolierschicht können jeweils auf den zweiten Abschnitt der ersten Kontaktfläche bzw. auf den sechsten Abschnitt der zweiten Kontaktfläche z.B. durch aufdampfen, sprühen, sputtern, streichen oder drucken gebildet sein. Es können ein CVD- Verfahren (chemische Gasphasenabscheidung) oder ein PVD-Verfahren (physikalische Gasphasenabscheidung) eingesetzt werden.The insulating layer and the second insulating layer may each be applied to the second portion of the first contact surface and to the sixth portion of the second contact surface, e.g. be formed by vapor deposition, spraying, sputtering, painting or printing. It can be a CVD (chemical vapor deposition) or a PVD (physical vapor deposition) method can be used.
Die Wärmeableitkörper sowie die Stromführungselemente können aus Kupfer bestehen. Die Wärmeableitkörper können jedoch auch aus einem Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoff hergestellt sein. Als Metall kann beispielsweise Aluminium, Kupfer, Silber oder Kobalt eingesetzt werden. Die Stromführungselemente können auch (überwiegend, bezogen auf Atom-, Volumen- oder Gewichtsprozent) aus Molybdän und Kupfer oder aus (überwiegend, bezogen auf Atom-, Volumen- oder Gewichtsprozent) Wolfram und Kupfer bestehen.The Wärmeableitkörper and the current-carrying elements may consist of copper. However, the Wärmeableitkörper can also be made of a carbon-metal composite material. As the metal, for example, aluminum, copper, silver or cobalt can be used. The current-carrying elements can also consist (predominantly, based on atomic, volumetric or weight percent) of molybdenum and copper or of (predominantly, based on atomic, volumetric or weight percent) tungsten and copper.
Ferner ist es möglich, daß zumindest einer der beiden Wärmeableitkörper ein elektrisch nicht leitfähigen Hauptkörper mit einer darauf ausgebildeten elektrisch leitenden Schicht aufweist, deren dem Hauptkörper abgewandte Außenseite die erste bzw. zweite Kontaktfläche bildet. In diesem Fall kann als Material für die nicht leitfähigen Hauptkörper ein Material gewählt werden, das eine möglichst hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Beispielsweise kann der Hauptkörper aus Berylliumoxid bestehen.Furthermore, it is possible for at least one of the two heat dissipation bodies to have an electrically nonconductive main body with an electrically conductive layer formed thereon, the outer side of which facing away from the main body forming the first or second contact area. In this case, as the material for the non-conductive main body, a material having as high a thermal conductivity as possible can be selected. For example, the main body may consist of beryllium oxide.
Bei dem erfindungsgemäßen Wärmeableitmodul kann zumindest eine der beiden Kontaktflächen als plane Fläche ausgebildet sein. In diesem Fall liegen z.B. der erste und zweite Abschnitt bzw. der dritte und vierte Abschnitt oder liegen z.B. der erste, zweite und fünfte Abschnitt und/oder der dritte, vierte und sechste Abschnitt in derselben Ebene. Die beiden Kontaktflächen sind bevorzugt zueinander parallel, können aber auch zueinander verkippt sein.In the heat dissipation module according to the invention, at least one of the two contact surfaces may be formed as a planar surface. In this case, e.g. the first and second sections, and the third and fourth sections, or lie e.g. the first, second and fifth sections and / or the third, fourth and sixth sections in the same plane. The two contact surfaces are preferably parallel to one another, but may also be tilted relative to one another.
Es ist jedoch auch durchaus möglich, daß nur der erste und zweite bzw. dritte und vierte Abschnitt (sowie gegebenenfalls der fünfte und sechste Abschnitt) selbst als plane Fläche ausgebildet und zueinander versetzt angeordnet sind. Insbesondere kann zumindest eine der beiden Kontaktflächen gestuft ausgebildet sein.However, it is quite possible that only the first and second or third and fourth section (and optionally the fifth and sixth sections) are themselves formed as a flat surface and arranged offset from each other. In particular, at least one of the two contact surfaces can be stepped.
Das Wärmeableitmodul kann insbesondere genau ein einziges Halbleiterelement aufweisen. Es kann jedoch auch mehrere Halbleiterelemente aufweisen, die alle in derselben Ebene, die bevorzugt parallel zum ersten und/oder dritten Abschnitt liegt, angeordnet sind. Die Halbleiterelemente liegen somit bevorzugt nebeneinander. Bei dem erfindungsgemäßen Wärmeableitmodul kann zumindest einer der beiden Wärmeableitkörper (insbesondere beide Wärmeableitkörper) überwiegend (hinsichtlich Gewichts-, Atom- und/oder Volumenanteilen) oder vollständig aus wenigstens einem metallischen Werkstoff bestehen.The heat dissipation module can in particular have exactly one single semiconductor element. However, it can also have a plurality of semiconductor elements, all of which are arranged in the same plane, which is preferably parallel to the first and / or third section. The semiconductor elements are thus preferably adjacent to one another. In the case of the heat dissipation module according to the invention, at least one of the two heat-dissipating bodies (in particular both heat-dissipating bodies) can consist predominantly (in terms of weight, atomic and / or volume fractions) or completely of at least one metallic material.
Es wird ferner eine Wärmeableitanordnung mit mehreren auf einem gemeinsamen Träger angeordneten erfindungsgemäßen Wärmeableitmodulen bereitgestellt, wobei der Anschlußabschnitt des Stromführungselementes eines ersten der Wärmeableitmodule mit einem der beiden Wärmeableitkörper eines zweiten der Wärmeableitmodule elektrisch verbunden ist. Damit kann auf einfache Art und Weise eine Serienschaltung von mehreren Wärmeableitmodulen realisiert werden.There is further provided a Wärmeableitanordnung with a plurality of arranged on a common carrier Wärmeableitmodulen invention, wherein the terminal portion of the current-carrying element of a first of the Wärmeableitmodule is electrically connected to one of the two Wärmeableitkörper a second of the Wärmeableitmodule. This can be realized in a simple manner a series connection of several Wärmeableitmodulen.
Insbesondere können die Wärmeableitmodule in einer ersten Richtung nebeneinander angeordnet werden, so daß eine äußerst kompakte Wärmeableitanordnung bereitgestellt werden kann.In particular, the Wärmeableitmodule can be arranged side by side in a first direction, so that an extremely compact Wärmeableitanordnung can be provided.
Die elektrische Verbindung des Anschlußabschnittes mit dem zweiten Wärmeableitmodul wird bevorzugt durch direkte Kontaktierung hergestellt. Insbesondere kann der Anschlußabschnitt des Stromführungselementes des ersten Wärmeableitmoduls an den einen Wärmeableitkörper des zweiten Wärmeableitmoduls gefügt sein.The electrical connection of the connection section to the second heat dissipation module is preferably produced by direct contacting. In particular, the connection section of the current-carrying element of the first heat-dissipating module can be joined to the one heat-dissipating body of the second heat-dissipating module.
Der Anschlußabschnitt des Stromführungselementes des ersten Wärmeableitmoduls kann an einer der ersten Kontaktfläche des ersten Wärmeableitkörpers des zweiten Wärmeableitmoduls abgewandten Unterseite anliegen. Wenn das zweite Wärmeableitmodul mit seinem ersten Wärmeableitkörper auf dem Träger angeordnet ist, kann dann der Anschlußabschnitt zwischen der Unterseite des ersten Wärmeableitkörpers des zweiten Wärmeableitmoduls und dem Träger liegen.The connection section of the current-carrying element of the first heat-dissipating module can abut against an underside facing away from the first contact surface of the first heat-dissipating body of the second heat-dissipating module. If the second heat dissipation module is arranged with its first Wärmeableitkörper on the support, then the connection portion between the bottom of the first Wärmeableitkörpers of the second Wärmeableitmoduls and the carrier lie.
Ferner ist es möglich, daß der eine Wärmeableitkörper des zweiten Wärmeableitmoduls eine dem ersten Wärmeableitmodul zugewandte erste Seitenfläche aufweist, an der der Anschlußabschnitt des Stromführungselementes des ersten Wärmeableitmoduls anliegt. Damit kann eine sehr kompakte Anordnung von mehreren Wärmeableitmodulen realisiert werden.Furthermore, it is possible for the one heat-dissipating body of the second heat-dissipating module to have a first side surface facing the first heat-dissipating module, against which the connection section of the current-carrying element of the first heat-dissipating module rests. Thus, a very compact arrangement of several Wärmeableitmodulen can be realized.
Insbesondere ist es möglich, daß einer der beiden Wärmeableitkörper des ersten Wärmeableitmoduls eine der ersten Seitenfläche zugewandte zweite Seitenfläche aufweist, auf der eine elektrisch isolierende Beschichtung ausgebildet ist. Damit kann der Abstand zwischen beiden Seitenflächen der beiden benachbarten Wärmeableitmodulen minimiert werden. Insbesondere ist es möglich, daß der Anschlußabschnitt auch an der elektrisch isolierenden Beschichtung anliegt Ferner kann die elektrisch isolierende Beschichtung als Teil der elektrischen Isolierschicht ausgebildet seinIn particular, it is possible for one of the two heat dissipation bodies of the first heat dissipation module to have a second side surface facing the first side surface, on which an electrically insulating coating is formed. Thus, the distance between both side surfaces of the two adjacent Wärmeableitmodulen can be minimized. In particular, it is possible that the connection section also bears against the electrically insulating coating. Furthermore, the electrically insulating coating can be formed as part of the electrical insulation layer
Bei der erfindungsgemaßen Wärmeableitanordnung kann der Träger elektrisch leitfähig ausgebildet sein, wobei die Warmeableitmodule dann bevorzugt über eine elektrisch isolierende Fugeschicht auf dem Träger befestigt sind Es ist jedoch auch möglich, daß der Träger elektrisch isolierend ausgebildet ist In diesem Fall können die Wärmeableitmodule direkt auf dem Träger befestigt seinIn the case of the heat dissipation arrangement according to the invention, the support can be designed to be electrically conductive, the heat dissipation modules then preferably being fastened to the support via an electrically insulating fugue layer. However, it is also possible for the support to be electrically insulating. In this case, the heat dissipation modules can be mounted directly on the support be attached
Bei der erfindungsgemaßen Wärmeableitanordnung können auf dem Träger für die Warmeableitmodule voneinander getrennte, elektrische Kontaktschichten vorgesehen sein, wobei jedes Warmeableitmodul mit einem seiner Wärmeableitkörper auf einer der Kontaktschichten angeordnet ist und der Anschlußabschnitt des Stromfuhrungselementes des ersten Wärmeableitmoduls mit der elektrischen Kontaktschicht, auf der das zweite Warmeableitmodul angeordnet ist, elektrisch verbunden istIn the heat dissipation arrangement according to the invention, separate electrical contact layers can be provided on the support for the heat dissipation modules, each heat dissipation module being arranged with one of its heat sinks on one of the contact layers and the connection section of the current routing element of the first heat dissipation module with the electrical contact layer on which the second heat dissipation module is arranged, is electrically connected
Insbesondere können die Warmeableitmodule in einer ersten Richtung nebeneinander angeordnet sein und die Kontaktschicht jeweils einen Befestigungsbereich, auf dem die Warmeableitmodule angeordnet sind, und einen Kontaktierungsabschnitt aufweisen, wobei der Kontaktierungsabschnitt der Kontaktschicht, auf der das zweite Warmeableitmodul angeordnet ist, in einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung gesehen, zum Kontaktierungsabschnitt der Kontaktschicht, auf der das erste Warmeableitmodul angeordnet ist, versetzt ist Auch in diesem Fall ist eine äußerst kompakte Anordnung von mehreren Wärmeableitmodulen möglichIn particular, the heat dissipation modules can be arranged side by side in a first direction and the contact layer each have a mounting region on which the heat dissipation modules are arranged, and a contacting portion, wherein the contacting portion of the contact layer on which the second heat dissipation module is arranged, in a direction perpendicular to the first Direction seen to the contacting portion of the contact layer on which the first heat dissipation module is arranged, is offset Also in this case, an extremely compact arrangement of several Wärmeableitmodulen is possible
Die Kontaktschichten können, in Draufsicht gesehen, beispielsweise im wesentlichen z-formιg ausgebildet seinThe contact layers, as seen in plan view, for example, be formed substantially z-formιg
Die Wärmeableitanordnung kann insbesondere ein Warmeableitmodul mit den beiden Stromfuhrungselementen aufweisen, wobei der zweite Anschlußabschnitt des zweiten Stromfuhrungselementes des zumindest einen Wärmeableitmoduls elektrisch (potentialgleich) mit dem Anschlußabschnitt eines Stromfuhrungselementes eines anderen Wärmeableitmoduls der Wärmeableitanordnung verbunden istThe heat dissipation arrangement may in particular comprise a heat dissipation module with the two Stromfuhrungselementen, wherein the second connection portion of the second Stromfuhrungselementes of the at least one Wärmeableitmoduls electrically (equipotential) is connected to the terminal portion of a Stromfuhrungselementes another Wärmeableitmoduls the Wärmeableitanordnung
Es wird ferner ein Herstellungsverfahren für ein Warmeableitmodul bereitgestellt, bei dem ein eine erste und eine gegenüberliegende zweite Seite aufweisendes Halbleiterelement zwischen einem ersten elektrisch leitfähigen Wärmeableitkörper, der eine erste Kontaktflache mit einem ersten Abschnitt und einem dazu benachbarten zweiten Abschnitt aufweist, und einem zweiten elektrisch leitfähigen Wärmeableitkörper, der eine der ersten Kontaktfläche zugewandte zweite Kontaktfläche mit einem dritten Abschnitt und einem dazu benachbarten vierten Abschnitt aufweist, so angeordnet wird, daß dabei die erste Seite an den ersten Abschnitt und die zweite Seite an den dritten Abschnitt gefügt wird, wodurch die erste Seite des Halbleiterelementes thermisch und elektrisch mit dem ersten Abschnitt der ersten Kontaktfläche und die zweite Seite des Halbleiterelementes thermisch und elektrisch mit dem dritten Abschnitt der zweiten Kontaktfläche kontaktiert ist, und bei dem der zweite Abschnitt mit dem vierten Abschnitt über eine dazwischen angeordnete elektrische Isolierschicht zwar thermisch, aber nicht elektrisch verbunden wird, und wobei ein Stromführungselement zwischen der elektrischen Isolierschicht und dem vierten Abschnitt so angeordnet wird, daß es mit der Isolierschicht in thermischen Kontakt und daß es mit dem vierten Abschnitt in thermischem und elektrischem Kontakt steht.There is further provided a manufacturing method for a heat dissipation module, wherein a first and an opposite second side having semiconductor element between a first electrically conductive Wärmeableitkörper having a first contact surface with a first portion and a second portion adjacent thereto, and a second electrically conductive Wärmeableitkörper having a first contact surface facing the second contact surface having a third portion and a fourth portion adjacent thereto, is arranged so that the first side is joined to the first portion and the second side to the third portion, whereby the first side of the semiconductor element is thermally and electrically contacted with the first portion of the first contact surface and the second side of the semiconductor element is thermally and electrically contacted with the third portion of the second contact surface, and wherein the second portion with the fourth portion via an interposed electrically insulating layer though thermally, but not electrically connected, and wherein a current-carrying element between the electrical insulating layer and the fourth portion is arranged so that it is in thermal contact with the insulating layer and in that with the fourth section in thermal and electrical contact stands.
Mit einem solchen Herstellungsverfahren ist es möglich, ein Wärmeableitmodul herzustellen, die eine ausgezeichnete konduktive Kühlung des Halbleiterelementes verwirklicht.With such a manufacturing method, it is possible to produce a heat dissipation module that realizes excellent conductive cooling of the semiconductor element.
Weiterbildungen des Herstellungsverfahrens sind in den abhängigen Verfahrensansprüchen angegeben.Further developments of the manufacturing process are given in the dependent method claims.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail for example with reference to the accompanying drawings, which also disclose characteristics essential to the invention. Show it:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßenFig. 1 is a schematic plan view of a first embodiment of the invention
Wärmeableitmoduls;Wärmeableitmoduls;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Wärmeableitmoduls von Fig. 1 in Art einer Explosionsdarstellung;Fig. 2 is a schematic side view of the Wärmeableitmoduls of Figure 1 in the manner of an exploded view.
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Abwandlung des Wärmeableitmoduls von Fig. 1 in Art einerFig. 3 is a side view of a modification of the Wärmeableitmoduls of Fig. 1 in the manner of a
Explosionsdarstellung; Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Abwandlung des Wärmeableitmoduls von Fig. 1 in Art einer Explosionsdarstellung; Fig. 5 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßenExploded view; 4 shows a side view of a further modification of the heat dissipation module of FIG. 1 in the manner of an exploded view; Fig. 5 is a plan view of another embodiment of the invention
Wärmeableitmoduls; Fig. 6 eine schematische Vorderansicht des Wärmeableitmoduls von Fig. 5 in Art einerWärmeableitmoduls; Fig. 6 is a schematic front view of the Wärmeableitmoduls of Fig. 5 in the manner of a
Explosionsdarstellung, und Fig. 7 eine Draufsicht einer Abwandlung des Wärmeableitmoduls von Fig. 5;Exploded view, and Fig. 7 is a plan view of a modification of the heat dissipation module of Fig. 5;
Fig. 8 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Wärmeableitanordnung mit zweiFig. 8 is a sectional view of a Wärmeableitanordnung invention with two
Wärmeableitmodulen, die auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind; Fig.9 eine Vorderansicht zur Erläuterung der Anordnung von mehreren erfindungsgemäßen Wärmeableitmodulen auf einem gemeinsamen Träger;Wärmeableitmodulen which are arranged on a common carrier; 9 shows a front view for explaining the arrangement of a plurality of heat dissipation modules according to the invention on a common carrier;
Fig. 10 eine Vorderansicht zur Erläuterung einer alternativ möglichen Anordnung von mehrerenFig. 10 is a front view for explaining an alternative possible arrangement of several
Wärmeableitmodulen auf einem gemeinsamen Träger; Fig. 11 eine Draufsicht auf einen Träger zur Aufnahme von mehreren erfindungsgemäßenWärmeableitmodulen on a common carrier; Fig. 11 is a plan view of a carrier for receiving a plurality of inventive
Wärmeableitmodulen; Fig. 12 eine Draufsicht gemäß Fig. 11 mit zusätzlich eingezeichneten Wärmeableitmodulen;Wärmeableitmodulen; FIG. 12 shows a plan view according to FIG. 11 with additionally drawn heat dissipation modules; FIG.
Fig. 13 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeableitmoduls in Art einer Explosionsdarstellung; Fig. 14 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen13 is a schematic sectional view of a further embodiment of the heat dissipation module according to the invention in the manner of an exploded view; Fig. 14 is a plan view of another embodiment of the invention
Wärmeableitmoduls; Fig. 15 eine schematische Vorderansicht des Wärmeableitmoduls von Fig. 14 in Art einerWärmeableitmoduls; Fig. 15 is a schematic front view of the Wärmeableitmoduls of Fig. 14 in the manner of a
Explosionsdarstellung; Fig. 16 eine Draufsicht zur Erläuterung der Anordnung von mehreren Wärmeableitmodulen gemäß Fig. 14 und 15 auf einem gemeinsamen Träger;Exploded view; FIG. 16 is a plan view illustrating the arrangement of a plurality of heat sink modules shown in FIGS. 14 and 15 on a common carrier; FIG.
Fig. 17 eine Draufsicht einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeableitmoduls;17 is a plan view of a still further embodiment of the heat sink module according to the invention;
Fig. 18 eine schematische Rückansicht des Wärmeableitmoduls von Fig. 17 in Art einerFig. 18 is a schematic rear view of the Wärmeableitmoduls of Fig. 17 in the manner of a
Explosionsdarstellung; Fig. 19 eine Draufsicht zur Erläuterung der Anordnung von mehreren Wärmeableitmodulen gemäß Fig. 17 und 18 auf einem gemeinsamen Träger, Fig. 20 schematisch eine Seitenansicht eines aus zwei Stromführungselementen gebildetenExploded view; Fig. 19 is a plan view for explaining the arrangement of a plurality of Wärmeableitmodulen according to FIGS. 17 and 18 on a common carrier, Fig. 20 is a schematic side view of one formed from two current-carrying elements
Anschlußelementes;Connecting element;
Fig. 21 eine Draufsicht des Anschlußelementes von Fig. 20, und Fig. 22 eine Seitenansicht eines Wärmeableitmoduls mit einem Anschlußelement gemäßFig. 21 is a plan view of the terminal of Fig. 20, and Fig. 22 is a side view of a heat sink with a terminal according to
Fig. 20 und 21.FIGS. 20 and 21.
Bei der in Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Wärmeableitmodul 1 als Halbleiterstrahlungsquelle ausgebildet und umfaßt als Halbleiterelement einen Halbleiteremitter 2 in Form eines Laserdiodenbarrens, der eine Vielzahl von verteilt über seine Breite B nebeneinander angeordneten Emittern aufweist, einen ersten und einen zweiten elektrisch leitfähigen Wärmeableitkörper 3, 4 sowie ein Stromführungselement 5. Der Laserdiodenbarren 2 sowie das Stromführungselement 5 sind zwischen den beiden einander zugewandten Kontaktflächen 6, 7 der beiden Wärmeableitkörper 3, 4 angeordnet. Die erste Kontaktfläche 6 des ersten Wärmeableitkörpers 3 weist einen ersten Abschnitt 8 und einen dazu benachbarten zweiten Abschnitt 9 auf. In gleicher Weise umfaßt die zweite Kontaktfläche 7 einen dritten Abschnitt 10 sowie einen dazu benachbarten vierten Abschnitt 11.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the heat dissipation module 1 according to the invention is designed as a semiconductor radiation source and comprises as semiconductor element a semiconductor emitter 2 in the form of a laser diode bar having a multiplicity of emitters distributed over its width B side by side, a first and a second electrically conductive one Wärmeableitkörper 3, 4 and a current-carrying element. 5 The laser diode bar 2 and the current-carrying element 5 are arranged between the two mutually facing contact surfaces 6, 7 of the two Wärmeableitkörper 3, 4. The first contact surface 6 of the first heat dissipation body 3 has a first portion 8 and a second portion 9 adjacent thereto. In the same way, the second contact surface 7 comprises a third section 10 and a fourth section 11 adjacent thereto.
Um den Aufbau der Halbleiterstrahlungsquelle 1 , die nachfolgend auch Laserdiodenanordnung genannt wird, besser beschreiben zu können, ist die Halbleiterstrahlungsquelle 1 in Figur 2 in Art einer Explosionsdarstellung gezeigt, wobei zwischen den einzelnen Elementen jeweils ein nicht vorhandener Zwischenraum dargestellt ist. Tatsächlich ist die Oberseite 12 des Laserdiodenbarrens 2 mit dem dritten Abschnitt 10 des zweiten Wärmeableitkörpers 4 verlötet (Lotschicht L1) und somit stoffschlüssig und daher mechanisch fest verbunden. In gleicher Weise ist die Unterseite 13 des Laserdiodenbarrens 2 an dem ersten Abschnitt 8 der ersten Kontaktfläche 6 des ersten Wärmeableitkörpers 3 gefügt bzw. verlötet (Lotschicht L2). Dadurch steht die Oberseite 12, die hier die Substratseite des Laserdiodenbarrens 2 ist, mit dem dritten Abschnitt 10 in thermischem und elektrischem Kontakt. In gleicher Weise liegt eine thermische und elektrische Kontaktierung zwischen dem ersten Abschnitt 8 und der Unterseite 13, die hier die Epitaxieseite des Laserdiodenbarrens 2 ist, vor.In order to be able to better describe the construction of the semiconductor radiation source 1, which is also referred to below as the laser diode arrangement, the semiconductor radiation source 1 is shown in FIG. 2 in the manner of an exploded view, wherein a non-existent intermediate space is shown between the individual elements. In fact, the upper side 12 of the laser diode bar 2 is soldered to the third section 10 of the second heat dissipation body 4 (solder layer L1) and thus firmly bonded and therefore mechanically firmly connected. In the same way, the underside 13 of the laser diode bar 2 is joined or soldered to the first section 8 of the first contact surface 6 of the first heat dissipation body 3 (solder layer L2). As a result, the upper side 12, which here is the substrate side of the laser diode bar 2, is in thermal and electrical contact with the third section 10. In the same way, there is a thermal and electrical contact between the first portion 8 and the bottom 13, which is here the epitaxial side of the laser diode bar 2, before.
Der Laserdiodenbarren 2 weist hier eine Breite B von ca. 10 mm, eine Länge T von ca. 2 mm und eine Dicke D1 von ca. 100μm auf. Natürlich kann der Laserdiodenbarren 2 auch andere Abmessungen aufweisen. So kann die Breite B größer oder kleiner als 10 mm sein, die Länge T im Bereich von 0,3 bis 5 mm (bevorzugt 1 - 2 mm) und der Dicke D1 im Bereich von 5 - 200 μm liegen.The laser diode bar 2 here has a width B of about 10 mm, a length T of about 2 mm and a thickness D1 of about 100 .mu.m. Of course, the laser diode bar 2 may also have other dimensions. Thus, the width B may be greater or smaller than 10 mm, the length T in the range of 0.3 to 5 mm (preferably 1 - 2 mm) and the thickness D1 in the range of 5 - 200 microns.
Das Stromführungselement 5 ist mit seiner Oberseite 14 mit dem vierten Abschnitt der zweiten Kontaktfläche 7 verlötet (Lotschicht L3) und steht somit mit dem vierten Abschnitt 11 in thermischem und elektrischem Kontakt. Die Unterseite 15 des Stromführungselementes 5 ist mit einer auf dem zweiten Abschnitt 9 der ersten Kontaktfläche 6 aufgebrachten elektrischen Isolierschicht 16 verlötet (Lotschicht L4), so daß zwischen dem Stromführungselement 5 und dem ersten Wärmeableitkörper 3 zwar ein thermischer Kontakt, aber kein elektrischer Kontakt vorliegt.The current-carrying element 5 is soldered with its upper side 14 to the fourth section of the second contact surface 7 (solder layer L3) and thus is in thermal and electrical contact with the fourth section 11. The underside 15 of the current-carrying element 5 is soldered to an applied on the second portion 9 of the first contact surface 6 electrical insulating layer 16 (solder layer L4), so that between the current-carrying element 5 and the first Wärmeableitkörper 3 Although a thermal contact, but no electrical contact is present.
Das Stromführungselement 5 weist einen über beide Kontaktflächen 6, 7 vorstehenden Anschlußabschnitt 17 auf, an dessen freien Ende ein Stromanschluß S1 vorgesehen ist. Ferner weist der erste Wärmeableitkörper 3 einen Stromanschluß S2 auf, so daß an die beiden Stromanschlüsse S1, S2 eine Stromquelle 19 zum Betreiben des Laserdiodenbarrens 2 anschließbar ist. Der Strom der Stromquelle 19 wird somit vom Stromanschluß S1 durch das Stromf uhrungselement 5, danach durch den zweiten Warmeableitkorper 4, den Laserdiodenbarren 2 und den ersten Warmeableitkorper 3 zum Stromanschluß S2 gefuhrtThe current-carrying element 5 has a connection section 17 projecting over both contact surfaces 6, 7, at the free end of which a current connection S1 is provided. Furthermore, the first heat dissipation body 3 has a power connection S2, so that a current source 19 for operating the laser diode bar 2 can be connected to the two power connections S1, S2. The current of the current source 19 is thus from the power terminal S1 through the Stromf uhrungselement 5, then guided by the second Wärmeableitkorper 4, the laser diode bar 2 and the first Wärmeableitkorper 3 to the power supply S2
Beim Betreiben der Laserdiodenanordnung 1 wird üblicherweise die Wärme überwiegend im Bereich der Epitaxieseite 13 erzeugt und muß von dort abgeführt werden, um mit dem Laserdiodenbarren 2 die gewünschte Laserstrahlung (z B gepulste Laserstrahlung oder Dauerstrich-Laserstrahlung) dauerhaft erzeugen zu könnenWhen operating the laser diode arrangement 1, the heat is usually generated predominantly in the region of the epitaxial side 13 and must be removed therefrom in order to be able to generate the desired laser radiation (eg pulsed laser radiation or continuous wave laser radiation) permanently with the laser diode bar 2
Die Abfuhrung der im Betrieb durch den Laserdiodenbarren 2 erzeugten Wärme erfolgt entlang eines ersten Wärmeflußpfades W1 von der Unterseite 13 in den ersten Wärmeleitkorper 3 hinein Falls notwendig, kann der Warmeableitkorper 3 mit einer (nicht gezeigten) Wärmesenke verbunden seinThe dissipation of the heat generated during operation by the laser diode bar 2 along a first heat flow path W1 from the bottom 13 into the first Wärmeleitkorper 3 into, if necessary, the Wärmeableitkorper 3 may be connected to a (not shown) heat sink
Aufgrund der Isolierschicht 16 wird beim Betreiben des Laserdiodenbarrens 2 ein elektrischer Kurzschluß verhindert, jedoch bildet sich von der Oberseite 12 des Laserdiodenbarrens 2 durch den zweiten Warmeableitkorper 4, das Stromfuhrungselement 5 sowie die Isolierschicht 16 ein zweiter Wärmeflußpfad W2 in den ersten Warmeableitkorper 3 hinein, wie in Fig 2 gestrichelt angedeutet istDue to the insulating layer 16, an electrical short circuit is prevented when the laser diode bar 2 is operated, but a second heat flow path W2 is formed in the first heat sink body 3 from the upper side 12 of the laser diode bar 2 through the second heat dissipation body 4, the current guiding element 5 and the insulating layer 16 indicated by dashed lines in FIG
Somit kann mit der erfindungsgemaßen Laserdiodenanordnung 1 nicht nur die Warme von der Unterseite 13 des Laserdiodenbarrens 2 über den ersten Wärmeflußpfades W1 abgeleitet werden, sondern auch von der Oberseite 12 Dabei ist von Vorteil, daß der zweite Wärmeflußpfad W2 im Bereich des zweiten Warmeableitkorpers 4, dem Stromfuhrungselement 5 und der Isolierschicht 16 sehr kurz gehalten werden kann Neben der üblichen passiven Kühlung der Epitaxieseite (Unterseite 13) des Laserdiodenbarrens 2 wird somit auch die Substratseite (Oberseite 12 des Laserdiodenelementes) gekühlt Durch diese zusätzliche Kühlung über den zweiten (substratseitigen) Wärmeflußpfad W2 kann der thermische Widerstand des Laserdiodenelementes 2 um z B mindestens 0,1 K/W verringert werdenThus, not only the heat from the bottom 13 of the laser diode bar 2 via the first heat flow paths W1 are derived with the inventive laser diode assembly 1, but also from the top 12 It is advantageous that the second heat flow path W2 in the region of the second Wärmeableitkorpers 4, the Stromfuhrungselement 5 and the insulating layer 16 can be kept very short addition to the usual passive cooling of the epitaxial side (bottom 13) of the laser diode bar 2 thus the substrate side (top 12 of the laser diode element) is cooled by this additional cooling on the second (substrate side) heat flow path W2 the thermal resistance of the laser diode element 2 can be reduced by at least 0.1 K / W, for example
Ferner ist der thermische Kontakt zwischen dem Stromfuhrungselement 5 und dem ersten Warmeableitkorper 3 noch dahingehend vorteilhaft, daß auch gleich das Stromfuhrungselement 5 selbst gekühlt wird Damit können die erforderlichen hohen Stromstarken (hier zum Beispiel 100 A bei einer Spannung von 2 V) über das Stromfuhrungselement 5 und den zweiten Warmeableitkorper 4 der Substratseite (Oberseite 12 des Laserdiodenelementes 2) zugeführt werden Aufgrund der Verbindung des Stromfuhrungselementes 5 mit dem ersten Wärmeableitkorper 3 liegt eine zugentlastete Verbindung mit dem zweiten Wärmeableitkorper 4 vor, was im Betπeb der Laserdiodenanordnung 1 von Vorteil istFurthermore, the thermal contact between the Stromfuhrungselement 5 and the first Wärmeableitkorper 3 is still advantageous in that even the Stromfuhrungselement 5 itself is cooled Thus, the required high current strengths (here, for example 100 A at a voltage of 2 V) via the Stromfuhrungselement fifth and the second heat sink 4 of the substrate side (upper side 12 of the laser diode element 2) are supplied Due to the connection of the Stromfuhrungselementes 5 with the first Wärmeableitkorper 3 is a zugentlastete connection with the second Wärmeableitkorper 4, which is in Betπeb the laser diode assembly 1 is advantageous
Die Summe der Dicke D2 des Stromfuhrungselementes 5 sowie der Dicke D3 der Isolierschicht 16 ist bevorzugt so gewählt, daß im zusammengebauten Zustand der Abstand des dritten Abschnitts 9 vom vierten Abschnitt 11 minus der Summe von D1 und D2 dem Abstand des ersten Abschnitts 8 vom zweiten Abschnitt 10 minus der Dicke D1 und somit dem Abstand zwischen der Ober- und Unterseite 12, 13 des Laserdiodenbarrens 2 entspricht In diesem Fall kann das Stromfuhrungselement 5 auch gleich eine Stutzfunktion derart bewirken, daß es als Stutzlager für den zweiten Wärmeableitkorper 4 dient, wodurch eine Beschädigung oder eine mechanisch übermäßige Beanspruchung des Laserdiodenbarrens 2 vermieden werden kannThe sum of the thickness D2 of the Stromfuhrungselementes 5 and the thickness D3 of the insulating layer 16 is preferably selected so that in the assembled state, the distance of the third section 9 from the fourth section 11 minus the sum of D1 and D2 the distance of the first section 8 from the second section 10 minus the thickness D1 and thus corresponds to the distance between the top and bottom 12, 13 of the laser diode bar 2 In this case, the Stromfuhrungselement 5 can also cause a similar Stutzfunktion so that it serves as a support bearing for the second Wärmeableitkorper 4, causing damage or a mechanically excessive stress of the laser diode bar 2 can be avoided
Die Wärmeableitkorper 3 und 4 sowie das Stromführungselement 5 können aus Kupfer bestehen Es ist auch möglich, die Wärmeableitkorper 3, 4 aus einem Kohlenstoff-Metall- Verbundwerkstoff mit beispielsweise Aluminium, Kupfer, Silber oder Kobalt herzustellen Das Stromfuhrungselement 5 kann z B aus Molybdän + Kupfer, Wolfram + Kupfer, Kohlenstoff + Metall (z B Kupfer) oder Kohlenstoffnanofasern + Metall (z B Kupfer) bestehenThe heat sinks 3 and 4 as well as the current-carrying element 5 can be made of copper. It is also possible to produce the heat sinks 3, 4 from a carbon-metal composite with, for example, aluminum, copper, silver or cobalt. The current-carrying element 5 can be made of molybdenum + copper, for example , Tungsten + copper, carbon + metal (eg copper) or carbon nanofibers + metal (eg copper)
Die Isolierschicht 16 kann als diamanthaltige Schicht (z B Diamantschicht) ausgebildet sein und auf ihrer der ersten Kontaktfläche G abgewandten Oberseite eine lötfähige Metallisierung tragen, die zur Benetzung mit der Lotschicht L4 geeignet ist Auf der Oberseite kann dazu, in dieser Reihenfolge, Titan (für die Haftung), Platin (für die Diffusion) und Gold als diffundierende Benetzung aufgebracht seinThe insulating layer 16 may be formed as a diamond-containing layer (eg diamond layer) and on its top surface facing away from the first contact surface G carry a solderable metallization, which is suitable for wetting with the solder layer L4 on top of this, in this order, titanium (for adhesion), platinum (for diffusion) and gold as diffusing wetting
Die Isolierschicht 16 kann beispielsweise auf die erste Kontaktfläche 6 aufgedampft, aufgesprüht, aufgespürten oder in sonstiger Art und Weise aufgebracht sein Dies bringt den Vorteil mit sich, daß dabei die Ebenheit des ersten Abschnittes 8 der ersten Kontaktflache 6 höchstens gering beeinflußt wirdThe insulating layer 16 may, for example, be vapor-deposited, sprayed, tracked or otherwise applied to the first contact surface 6. This has the advantage that the flatness of the first section 8 of the first contact surface 6 is minimally affected
Da die Isolierschicht 16 sehr dünn ausgebildet werden kann, kann sie leicht und kostengünstig hergestellt werden Das Stromfuhrungselement, das in der Regel aus Metall besteht, kann ebenfalls einfach und kostengünstig mit der notwendigen Dicke, um die beschriebene Stutzfunktion zu erzielen, hergestellt werden Dadurch ist das erfindungsgemäße Warmeableitmodul deutlich kostengünstiger herstellbar im Vergleich mit einem Wärmeableitmodul ohne Stromfuhrungselement, bei der die Stutzfunktion durch die Isolierschicht verwirklicht werden muß Ferner ist bei dem erfindungsgemaßen Wärmeableitmodul keine Kontaktierung direkt am zweiten Wärmeableitkörper notwendig, da die Kontaktierung am überstehenden Anschlußabschnitt 17 des Stromführungselements 5 erfolgt.Since the insulating layer 16 can be formed very thin, it can be easily and inexpensively manufactured The Stromfuhrungselement, which is usually made of metal, can also be easily and inexpensively manufactured with the necessary thickness to achieve the described support function, this is the inventive heat dissipation module significantly cheaper to produce compared with a heat dissipation without Stromfuhrungselement in which the support function must be realized by the insulating layer Furthermore, in the inventive Heat dissipation module no contact directly on the second Wärmeableitkörper necessary because the contact is made on the protruding terminal portion 17 of the current-carrying element 5.
Die Wärmeableitkörper 3, 4 und gegebenenfalls das Stromführungselement können im wesentlichen quaderförmig ausgebildet sein.The Wärmeableitkörper 3, 4 and optionally the current-carrying element may be formed substantially cuboid.
Bevorzugt sind die erste Kontaktfläche 6 sowie die zweite Kontaktfläche 7 plan, so daß der erste und zweite Abschnitt 8, 9 in derselben Ebene und der dritte und vierte Abschnitt 10, 11 in derselben Ebene liegen.Preferably, the first contact surface 6 and the second contact surface 7 are planar, so that the first and second sections 8, 9 lie in the same plane and the third and fourth sections 10, 11 lie in the same plane.
Es ist jedoch auch möglich, daß eine oder beide Kontaktflächen 6, 7 gestuft ausgebildet sind. In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem nur die erste Kontaktfläche gestuft ist, wobei der erste und zweite Abschnitt 8, 9 jeweils als plane Fläche ausgebildet sind.However, it is also possible that one or both contact surfaces 6, 7 are formed stepped. In Fig. 3, an embodiment is shown in which only the first contact surface is stepped, wherein the first and second sections 8, 9 are each formed as a flat surface.
Bei der Ausführungsform von Fig. 3 weist der erste Wärmeableitkörper 3 ein Stufenelement 25 auf, das mit dem ersten Wärmeableitkörper 3 stoffschlüssig (z.B. durch Löten) verbunden ist und somit Bestandteil des ersten Wärmeableitkörpers 3 ist. Die dem Laserdiodenbarren 2 zugewandte Oberseite des Stufenelementes 25 bildet den ersten Abschnitt 8 der ersten Kontaktfläche 6. Der in Fig. 3 gezeigte gestufte Wärmeableitkörper 3 läßt sich sehr einfach herstellen, da im wesentlichen nur zwei quaderförmige Körper benötigt werden. Es ist jedoch auch möglich, den gestuften Wärmeableitkörper einstückig auszubilden.In the embodiment of Fig. 3, the first Wärmeableitkörper 3 on a step element 25, which is connected to the first Wärmeableitkörper 3 cohesively (for example by soldering) and thus is part of the first Wärmeableitkörpers 3. The upper side of the step element 25 facing the laser diode bar 2 forms the first section 8 of the first contact surface 6. The stepped heat dissipation body 3 shown in FIG. 3 can be produced very simply, since essentially only two parallelepiped bodies are required. However, it is also possible to form the stepped Wärmeableitkörper in one piece.
In Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Wärmeableitmoduls von Fig. 1 und 2 gezeigt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und zu deren Beschreibung wird auf die obige Ausführung verwiesen. Im Unterschied zu der Ausführungsform von Figuren 1 und 2 ist bei der Ausführungsform von Fig. 4 der zweite Wärmeableitkörper 4 anders ausgebildet. Der zweite Wärmeableitkörper 4 weist einen elektrisch isolierenden Hauptkörper 20 auf, dessen Unterseite 21 mit einer leitfähigen Schicht 22, die beispielsweise eine Dicke von 20 μm aufweisen kann, versehen ist. Die leitfähige Schicht 22 stellt die elektrische Kontaktierung sicher. Der Hauptkörper 20 ist bevorzugt aus einem Material gewählt, das eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Der Hauptkörper 20 kann beispielsweise aus Berylliumoxid oder Diamant bestehen oder diamanthaltig ausgebildet sein.In Fig. 4 is a side view of a modification of the Wärmeableitmoduls invention shown in FIGS. 1 and 2. The same elements are designated by the same reference numerals and to the description of which reference is made to the above embodiment. In contrast to the embodiment of FIGS. 1 and 2, in the embodiment of FIG. 4 the second heat dissipation body 4 is designed differently. The second heat dissipation body 4 has an electrically insulating main body 20, the underside 21 of which is provided with a conductive layer 22, which may have a thickness of 20 μm, for example. The conductive layer 22 ensures the electrical contact. The main body 20 is preferably selected from a material which has the highest possible thermal conductivity. The main body 20 may for example consist of beryllium oxide or diamond or be formed diamond-containing.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen ist das Stromführungselement 5, in Richtung der Abgabe der Laserstrahlung durch den Laserdiodenbarren 2 gesehen (in Figuren 1-4 nach links), hinter dem Laserdiodenbarren 2 angeordnet. Es ist natürlich auch möglich, das Stromführungselement 5 neben dem Laserdiodenbarren 2 anzuordnen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Länge T des Laserdiodenbarrens 2 größer ist als seine halbe Breite B (T > Vi B). In Figuren 5 und 6 ist eine solche Ausführungsform gezeigt, wobei in diesem Fall zwei Stromführungselemente 5 angeordnet sind.In the embodiments described so far, the current-carrying element 5, viewed in the direction of the delivery of the laser radiation through the laser diode bar 2 (to the left in FIGS. 1-4), is arranged behind the laser diode bar 2. Of course, it is also possible to arrange the current-carrying element 5 next to the laser diode bar 2. This is special advantageous if the length T of the laser diode bar 2 is greater than its half width B (T> Vi B). In Figures 5 and 6, such an embodiment is shown, in which case two current-carrying elements 5 are arranged.
Bei der in Figuren 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen sind gleiche oder ähnliche Elemente wie in den obigen Ausführungsformen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es werden nachfolgend im wesentlichen nur die Unterschiede zwischen der Ausführungsform von Figuren 5 und 6 und den Ausführungsformen von Figuren 1 bis 4 beschrieben.In the embodiments shown in Figs. 5 and 6, the same or similar elements as in the above embodiments are denoted by the same reference numerals and only the differences between the embodiment of Figs. 5 and 6 and the embodiments of Figs.
Da zwei Stromführungselemente 5 vorgesehen sind, sind auf der ersten Kontaktfläche 8 zwei elektrisch isolierende Schichten 16 vorgesehen. In Figur 6 ist in gleicher Weise wie Figur 2 die Laserdiodenanordnung 1 in Art einer Explosionsdarstellung dargestellt, wobei jeweils zwischen den Elementen nicht vorhandene Zwischenräume eingezeichnet sind.Since two current-carrying elements 5 are provided, two electrically insulating layers 16 are provided on the first contact surface 8. In FIG. 6, in the same way as FIG. 2, the laser diode arrangement 1 is shown in the manner of an exploded view, whereby intermediate spaces which are not present in each case between the elements are shown.
Um die gewünschte Verbindung zwischen den Stromführungselementen 5 und den Isolierschichten 16 einerseits sowie der zweiten Kontaktfläche 7 andererseits zu erzielen, sind diese miteinander verlötet (Lotschichten L). In gleicher Weise ist der Laserdiodenbarren 2 mit dem ersten Abschnitt 8 der ersten Kontaktfläche 6 sowie mit dem dritten Abschnitt 10 der zweiten Kontaktfläche 7 verlötet (Lotschichten L). Auch hier ist bevorzugt die Gesamtdicke (Fig. 6) von aufeinander liegenden Stromführungselement 5 und Isolierschicht 16 so gewählt, daß der Abstand zwischen den Abschnitten 9 und 11 minus der Gesamtdicke dem Abstand zwischen den Abschnitten 8 und 10 minus der Dicke des Laserdiodenbarrens 2 entspricht, so daß die Stromführungselemente 5 zusammen mit den Isolierschichten 16 auch gleich als Stützte für den zweiten Wärmeableitkörper 4 dienen.In order to achieve the desired connection between the current-carrying elements 5 and the insulating layers 16 on the one hand and the second contact surface 7 on the other hand, these are soldered together (solder layers L). In the same way, the laser diode bar 2 is soldered to the first section 8 of the first contact surface 6 and to the third section 10 of the second contact surface 7 (solder layers L). Again, preferably the total thickness (Figure 6) of superimposed current-carrying element 5 and insulating layer 16 is selected such that the distance between sections 9 and 11 minus the total thickness equals the distance between sections 8 and 10 minus the thickness of the laser diode bar 2, so that the current-carrying elements 5 together with the insulating layers 16 also serve as a support for the second heat dissipation body 4.
Auch bei der Ausführungsform von Figuren 5 und 6 wird nicht nur die Epitaxieseite bzw. Unterseite 13 des Laserdiodenbarrens 2 gekühlt (erster Wärmeflußpfad W1). Es wird zusätzlich die Oberseite 12 (Substratseite) des Laserdiodenbarrens 2 über die zweiten Wärmeflußpfade W2 gekühlt, die über den zweiten Wärmeableitkörper 4 und jeweils die Stromführungselemente 5 und Isolierschichten 16 in den ersten Wärmeableitkörper 3 verlaufen.Also in the embodiment of FIGS. 5 and 6, not only the epitaxial side or bottom 13 of the laser diode bar 2 is cooled (first heat flow path W1). In addition, the upper side 12 (substrate side) of the laser diode bar 2 is cooled via the second heat flow paths W2, which extend over the second heat dissipation body 4 and the respective current-carrying elements 5 and insulating layers 16 into the first heat-dissipating body 3.
In Fig. 7 ist eine Abwandlung der Ausführungsform von Figuren 5 und 6 gezeigt. Wie der Draufsicht von Fig. 7 zu entnehmen ist, sind nicht zwei separate Stromführungselemente 5 vorgesehen, sondern ein einziges U-förmiges Stromführungselement 5, so daß nur noch ein Stromanschluß S1 notwendig ist.In Fig. 7, a modification of the embodiment of Figures 5 and 6 is shown. As can be seen from the plan view of Fig. 7, not two separate current-carrying elements 5 are provided, but a single U-shaped current-carrying element 5, so that only one power connection S1 is necessary.
In gleicher Weise sind auch nicht mehr zwei separate Isolierschichten 16, sondern nur noch eine einzige Isolierschicht 16 vorgesehen, die wiederum U-förmige ausgebildet ist, wie Fig. 7 entnommen werden kann. Ansonsten entspricht die Ausführungsform von Fig. 7 der Ausführungsform von Figuren 5 und 6.In the same way no longer two separate insulating layers 16, but only a single insulating layer 16 are provided, which in turn is U-shaped, as shown in FIG. 7 can be removed. Otherwise, the embodiment of FIG. 7 corresponds to the embodiment of FIGS. 5 and 6.
Die Isolierschicht 16 kann in den beschriebenen Ausführungsbeispielen als elektrisch isolierende Fügeschicht ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Lotschicht L4, L zwischen der Isolierschicht 16 und dem Stromführungselement 5 natürlich nicht mehr notwendig.The insulating layer 16 may be formed in the described embodiments as an electrically insulating bonding layer. In this case, the solder layer L4, L between the insulating layer 16 and the current-carrying element 5 is of course no longer necessary.
In Fig. 8 ist in Schnittdarstellung die eine Wärmeableitanordnung mit zwei erfindungsgemäßen Wärmeableitmodulen 1 , 1' gemäß Figuren 1 und 2 gezeigt. Die Wärmeableitanordnung weist einen elektrisch isolierenden Träger 30 auf, wobei jedes Wärmeableitmodul 1 , 1' bzw. jede Laserdiodenanordnung 1 , 1' auf einer elektrischen leitfähigen Schicht 31 , 32 sitzt. Die beiden Schichten 31 , 32 sind voneinander getrennt, so daß kein elektrischer Kontakt vorliegt.FIG. 8 is a sectional view of a heat dissipation arrangement with two heat dissipation modules 1, 1 'according to the invention as shown in FIGS. 1 and 2. The heat dissipation arrangement has an electrically insulating support 30, wherein each heat dissipation module 1, 1 'or each laser diode arrangement 1, 1' is seated on an electrically conductive layer 31, 32. The two layers 31, 32 are separated from each other so that there is no electrical contact.
Die Lichtemissionsrichtung ist in Fig. 8 von rechts nach links und die zweite Laserdiodenanordnung 1' ist gegenüber der ersten Laserdiodenanordnung 1 nach hinten (in Fig. 8 nach rechts) sowie seitlich (senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 8) versetzt.The light emission direction is shifted from right to left in FIG. 8 and the second laser diode arrangement 1 'is offset towards the first laser diode arrangement 1 to the rear (to the right in FIG. 8) and laterally (perpendicular to the plane of FIG. 8).
Das Stromführungselement 5 der ersten Laserdiodenanordnung 1 ist entgegen der Lichtemissionsrichtung rückwärtig aus dem Verbindungsbereich zwischen den Wärmeableitkörpern 3, 4 herausgeführt und auf der elektrisch leitfähigen Schicht 32 der zweiten Laserdiodenanordnung 1' befestigt. Der herausgeführte Abschnitt des Stromführungselementes 5 bildet den Anschlußabschnitt 17. Durch zwei - in diesem Fall entgegengesetzte - Biegungen des Anschlußabschnittes 17 des Stromführungselementes 4 wird die Höhendifferenz für das Stromführungselement 5 zwischen der ersten Laserdiodenanordnung 1 und der zweiten Laserdiodenanordnung 1' überwunden.The current-carrying element 5 of the first laser diode arrangement 1 is led back out of the connection area between the heat-dissipating bodies 3, 4 and fixed on the electrically conductive layer 32 of the second laser diode arrangement 1 ', contrary to the light-emission direction. The lead-out portion of the current-carrying element 5 forms the connecting portion 17. By two - in this case opposite - bends of the connecting portion 17 of the current-carrying element 4, the height difference for the current-carrying element 5 between the first laser diode array 1 and the second laser diode array 1 'is overcome.
Der erste Wärmeableitkörper 3 der ersten Laserdiodenanordnung 1 weist eine Abrundung seiner hinteren Kante auf, über die das Stromführungselement 5 geführt ist. Dadurch kann eine Beschädigung der Isolierschicht 16 vermieden werden, was einen Kurzschluß mit dem ersten Wärmeableitkörper 3 nach sich ziehen könnte.The first heat dissipation body 3 of the first laser diode arrangement 1 has a rounding off of its rear edge, over which the current-carrying element 5 is guided. As a result, damage to the insulating layer 16 can be avoided, which could cause a short circuit with the first heat sink 3 by itself.
In Fig. 9 ist eine Vorderansicht einer Wärmeableitanordnung von mehreren Laserdiodenanordnungen 1 , 1' gezeigt, die über ein elektrisch isolierendes Fügemittel 33 auf einem metallischen Kühlkörper 34 befestigt sind. Bei der erfindungsgemäßen Wärmeableitanordnung von Fig. 9 ist die Lichtemissionsrichtung aus der Zeichenebene heraus.FIG. 9 shows a front view of a heat dissipation arrangement of several laser diode arrangements 1, 1 ', which are fastened on a metallic heat sink 34 via an electrically insulating joining means 33. 9, the light emission direction is out of the plane of the drawing.
Das Stromführungselement 5 der ersten Laserdiodenanordnung 1 ist senkrecht zur Lichtemissionsrichtung seitlich aus dem Verbindungsbereich zwischen den beiden Wärmeableitkörpern 3, 4 herausgeführt (Anschlußabschnitt 17). Die seitliche Kante des ersten Wärmeableitkörpers 3 ist im Bereich der Isolierschicht 16 abgerundet. Außerhalb des Verbindungsbereiches ist der Anschlußabschnitt 17 des Stromführungselements 5 L-förmig gebogen, wobei der freie Schenkel des Anschlußabschnitts 17 des Stromführungselementes 5 den ersten Wärmeableitkörper 3 der zweiten Laserdiodenanordnung 1' seitlich kontaktiert.The current-carrying element 5 of the first laser diode arrangement 1 is perpendicular to the light emission direction laterally out of the connection region between the two Wärmeableitkörpern 3, 4 brought out (terminal portion 17). The lateral edge of the first heat dissipation body 3 is rounded in the region of the insulating layer 16. Outside the connection region of the terminal portion 17 of the current-carrying element 5 is bent in an L-shape, wherein the free leg of the terminal portion 17 of the current-carrying element 5, the first heat sink 3 of the second laser diode array 1 'contacted laterally.
Wie in Fig. 9 schon teilweise angedeutet ist, können natürlich nicht nur zwei Laserdiodenanordnungen 1, 1', sondern auch mehr als zwei Laserdiodenanordnungen nebeneinander angeordnet werden.As already partially indicated in FIG. 9, not only two laser diode arrays 1, 1 ', but also more than two laser diode arrays can, of course, be arranged side by side.
In Fig. 10 ist eine Weiterbildung der Wärmeableitanordnung von Fig. 9 gezeigt, bei der sich die Isolierschicht 16 von der Montageseite (erste Kontaktfläche) auf die Seitenfläche des ersten Wärmeableitkörpers 3 erstreckt.FIG. 10 shows a development of the heat dissipation arrangement of FIG. 9, in which the insulating layer 16 extends from the mounting side (first contact surface) onto the side surface of the first heat dissipation body 3.
Der freie Schenkel des Anschlußabschnitts 17 des Stromführungselementes 5 kann dann an der Seitenfläche des ersten Wärmeableitkörpers 3 anliegen, ohne einen Kurzschluß zu provozieren. So kann die Packungsdichte der Laserdiodenanordnungen 1 , 1' in der gezeigten Reihenordnung erhöht werden.The free leg of the terminal portion 17 of the current-carrying element 5 can then rest against the side surface of the first heat dissipation body 3, without provoking a short circuit. Thus, the packing density of the laser diode arrays 1, 1 'can be increased in the order shown.
Natürlich sind auch andere Kontaktierungen bei den Ausführungsformen von Fig. 9 und 10 an diesen und anderen Flächen des ersten Wärmeableitkörpers 4, insbesondere an der Montagefläche (erste Kontaktfläche 5) möglich, wobei der Anschlußabschnitt 17 keine oder weitere Biegungen aufweisen kann.Of course, other contacts in the embodiments of Figs. 9 and 10 on these and other surfaces of the first heat sink 4, in particular on the mounting surface (first contact surface 5) are possible, wherein the connection portion 17 may have no or more bends.
In Fig. 11 ist in Draufsicht ein elektrisch isolierender Träger 35 gezeigt, auf dem mehrere gleich ausgebildete Leiter bzw. leitende Schichten 36 ausgebildet sind. Jede leitende Schicht besteht aus zwei zueinander diagonal versetzte Kontaktflächen 37, 38, die über ein diagonal verlaufendes Zwischenstück 39 miteinander verbunden sind. Die leitenden Schichten 36 sind so zueinander versetzt angeordnet, daß die zweite Kontaktfläche 38 (Kontaktierungsabschnitt) in vertikaler Richtung (in Fig. 12 von unten nach oben) gegenüber der ersten Kontaktfläche 37 (Befestigungsbereich) der benachbarten leitenden Schicht 36 versetzt ist.FIG. 11 shows in plan view an electrically insulating carrier 35 on which a plurality of identically formed conductors or conductive layers 36 are formed. Each conductive layer consists of two mutually diagonally offset contact surfaces 37, 38, which are connected to each other via a diagonally extending intermediate piece 39. The conductive layers 36 are arranged offset from one another such that the second contact surface 38 (contacting section) is offset in the vertical direction (from bottom to top in FIG. 12) from the first contact surface 37 (mounting area) of the adjacent conductive layer 36.
In Fig. 12 ist die gleiche Draufsicht wie in Fig. 11 gezeigt, wobei nun noch zusätzlich die aufgebrachten Laserdiodenanordnungen 1 gezeigt sind. Der erste Wärmeableitkörper, der in der Darstellung in Fig. 12 durch den zweiten Wärmeableitkörper 4 verdeckt und damit nicht sichtbar ist, ist jeweils mit dem ersten Abschnitt 37 der leitenden Schicht 36 elektrisch verbunden. Das Stromführungselement 5 ist rückwärtig aus dem Verbindungsbereich zwischen den beiden Wärmeableitkörpern 3, 4 entgegen der Lichtemissionsrichtung herausgeführt (Anschlußabschnitt 17) und mit der zweiten Kontaktfläche 38 der benachbarten Kontaktschicht 36 verbunden.FIG. 12 shows the same plan view as in FIG. 11, wherein now additionally the applied laser diode arrangements 1 are shown. The first heat-dissipating body, which in the illustration in FIG. 12 is concealed by the second heat-dissipating body 4 and thus not visible, is in each case electrically connected to the first section 37 of the conductive layer 36. The current-carrying element 5 is led out of the connection area between the two heat-dissipating bodies 3, 4 in the opposite direction to the light-emitting direction (Terminal portion 17) and connected to the second contact surface 38 of the adjacent contact layer 36.
Somit kann eine äußerst kompakte Anordnung von in Reihe geschalteten Laserdiodenanordnungen 1 realisiert werden.Thus, an extremely compact arrangement of series-connected laser diode arrays 1 can be realized.
In Fig. 13 ist eine schematische Schnittdarstellung einer weiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeableitmoduls 1 gezeigt. Bei dem Wärmeableitmodul 1 von Fig. 13 wird ein Thyristor 40 gekühlt, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und zu deren Beschreibung auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Es sollen im nachfolgenden im wesentlichen die Unterschiede angegeben werden.FIG. 13 shows a schematic sectional view of a wide embodiment of the heat dissipation module 1 according to the invention. In the heat dissipation module 1 of Fig. 13, a thyristor 40 is cooled, wherein like elements are denoted by like reference numerals and reference is made to the above embodiments for their description. In the following, essentially the differences will be indicated.
Nachdem ein Thyristor 40 drei Kontakte aufweist, ist im zweiten Wärmeableitkörper 4 eine Durchgangsbohrung 41 vorgesehen, durch die hindurch eine Kontaktierung mit dem dritten Kontakt des Thyristors erfolgt. Der erste Kontakt, der hier an der Unterseite 13 des Thyristors 40 liegt, wird über den ersten Wärmeableitkörper 3 kontaktiert. Der zweite Kontakt, der hier beispielsweise ringförmig sein kann und an der Oberseite 14 ist, wird über den zweiten Wärmeableitkörper 4 kontaktiert.After a thyristor 40 has three contacts, a through hole 41 is provided in the second heat dissipation body 4, through which a contacting takes place with the third contact of the thyristor. The first contact, which is located here on the underside 13 of the thyristor 40, is contacted via the first heat dissipation body 3. The second contact, which may be annular here, for example, and is at the top side 14, is contacted via the second heat dissipation body 4.
Auch andere Halbleiterelemente mit einer Ober- und einer Unterseite 12, 13, die jeweils elektrisch zu kontaktieren ist, können mit dem erfindungsgemäßen Wärmeableitmodul 1 kontaktiert und im Betrieb ausreichend gekühlt werden.Other semiconductor elements with an upper side and a lower side 12, 13, which are each to be electrically contacted, can be contacted with the heat dissipation module 1 according to the invention and sufficiently cooled during operation.
Bei der in Fig. 14 und 15 gezeigten Ausführungsform sind gleiche oder ähnliche Elemente wie in den obigen Ausführungsformen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es werden nachfolgend im wesentlichen nur die Unterschiede beschrieben. In Fig. 15 ist in gleicher Weise wie z.B. in Fig. 6 die Laserdiodenanordnung 1 in Art einer Explosionsdarstellung dargestellt, wobei zur besseren Darstellbarkeit jeweils zwischen den Elementen nicht vorhandene Zwischenräume eingezeichnet sind.In the embodiment shown in Figs. 14 and 15, the same or similar elements as in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and substantially only the differences will be described below. In Fig. 15, in the same way as e.g. in Fig. 6, the laser diode assembly 1 is shown in the manner of an exploded view, wherein for better representability in each case between the elements not shown gaps are located.
Ein wesentlicher Unterschied der Ausführungsform gemäß Fig. 14 und 15 liegt darin, daß neben dem Stromführungselement 5, das elektrisch mit dem zweiten Wärmeableitkörper 4 verbunden ist, ein zweites Stromführungselement 50 vorgesehen ist, das elektrisch potentialgleich nur mit dem ersten Wärmeableitkörper 3 und nicht mit dem zweiten Wärmeableitkörper 4 verbunden ist.A significant difference of the embodiment of FIGS. 14 and 15 is that in addition to the current-carrying element 5, which is electrically connected to the second heat dissipation 4, a second current-carrying element 50 is provided, the electrically equipotential only with the first Wärmeableitkörper 3 and not with the second heat dissipation body 4 is connected.
Damit keine elektrische Verbindung bzw. elektrisch potentialgleiche Verbindung zwischen dem zweiten Stromführungselement 50 und dem zweiten Wärmeableitkörper 4 vorliegt, ist eine elektrisch isolierende Schicht 51 dazwischen angeordnet, die in gleicher Weise wie die elektrisch isolierende Schicht 16 ausgebildet sein kann. Die Isolierschichten 16, 51 sind hier als Fügemittelschichten (elektrisch isolierender Klebstoff) ausgebildet und dienen dazu, das erste Stromführungselement 5 an den ersten Wärmeableitkörper 3 und das zweite Stromführungselement 50 an den zweiten Wärmeableitkörper 4 zu fügen. Bei der Herstellung des Wärmeableitkörpers gemäß Fig. 14 und 15 werden jedoch vor diesen Fügeschritten zunächst das erste Stromführungselement 5 mittels einer ersten Lotschicht L1 an den zweiten Wärmeableitkörper 4 und das zweite Stromführungselement 50 über eine zweite Lotschicht L2 an den ersten Wärmeableitkörper 3 gefügt.So that no electrical connection or electrically potential equal connection between the second current-carrying element 50 and the second Wärmeableitkörper 4 is present, is a electrically insulating layer 51 disposed therebetween, which may be formed in the same manner as the electrically insulating layer 16. The insulating layers 16, 51 are formed here as joint layers (electrically insulating adhesive) and serve to add the first current-carrying element 5 to the first heat-dissipating body 3 and the second current-carrying element 50 to the second heat-dissipating body 4. In the production of the heat dissipation body according to FIGS. 14 and 15, however, the first current-carrying element 5 is first joined to the second heat-dissipating body 4 by means of a first solder layer L1 and the second current-carrying element 50 is joined to the first heat-dissipating body 3 via a second solder layer L2.
Das zweite Stromführungselement 50 liegt hier zwischen einem fünften Abschnitt 52 der ersten Kontaktfläche 6 und einem sechsten Abschnitt 53 der zweiten Kontaktfläche 7. Aufgrund der thermischen Verbindung des zweiten Stromführungselementes 50 mit dem fünften und sechsten Abschnitt 52, 53 und somit mit beiden Wärmeableitkörpern 3 und 4 ist auch bei dieser Ausführungsform ein Wärmeableitpfad W2 vom Halbleiterelement 2 über den zweiten Wärmeableitkörper 4, die Isolierschicht 51 und das zweite Stromführungselement 50 zum ersten Wärmeableitkörper 3 vorhanden, so daß eine ausgezeichnete Kühlung möglich ist.Here, the second current-carrying element 50 lies between a fifth section 52 of the first contact surface 6 and a sixth section 53 of the second contact surface 7. Due to the thermal connection of the second current-carrying element 50 to the fifth and sixth sections 52, 53 and thus to both heat-dissipating bodies 3 and 4 Also, in this embodiment, a heat dissipation path W2 from the semiconductor element 2 via the second heat dissipation body 4, the insulating layer 51, and the second current-carrying element 50 to the first heat dissipation body 3 is provided, so that excellent cooling is possible.
Wie insbesondere aus Fig. 14 ersichtlich ist, liegen beide Stromführungselemente 5, 50 jeweils vollständig abseits des Halbleiterelementes 2. Das heißt, die beiden Stromführungselemente 5 und 50 liegen in einer senkrechten Projektion des Halbleiterelementes 2 auf den ersten Wärmeableitkörper 3 sowie auf den zweiten Wärmeableitkörper 4 jeweils neben dem Halbleiterelement 2.As can be seen in particular from FIG. 14, both current-conducting elements 5, 50 are each completely remote from the semiconductor element 2. That is, the two current-carrying elements 5 and 50 lie in a vertical projection of the semiconductor element 2 on the first heat-dissipating body 3 and on the second heat-dissipating body 4 in each case next to the semiconductor element 2.
Ferner weist das zweite Stromführungselement 50 einen über beide Wärmeableitkörper 3, 4 vorstehenden Anschlußabschnitt 54 auf, der im wesentlichen gleich ausgebildet sein kann wie der Anschlußabschnitt 17 des Stromführungselementes 5.Furthermore, the second current-carrying element 50 has a connection section 54 projecting over both heat-dissipating bodies 3, 4 and which can be formed substantially the same as the connection section 17 of the current-carrying element 5.
Der Anschlußabschnitt 54 des zweiten Stromführungselementes 50 kann als Stromanschluß S2 dienen, wie in Fig. 14 dargestellt ist.The connection portion 54 of the second current-carrying element 50 can serve as a power connection S2, as shown in Fig. 14.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 14 und 15 kann somit die Stromzufuhr/-abfuhr zu beiden Wärmeableitkörpern 3, 4 über die voneinander getrennten Stromführungselemente 5, 50 erfolgen, die zwischen den Wärmeableitkörpern 3, 4 angeordnet sind. Damit sind in einfacher Art und Weise die beiden Wärmeableitkörper 3, 4 kontaktierbar, so daß sie beispielsweise überwiegend oder vollständig aus nur schwer bearbeitbaren metallhaltigen Verbundwerkstoffen (beispielsweise Silber-Diamant) hergestellt sein können. Die Anschlußabschnitte 17, 54 der beiden Stromführungselemente 5, 50 liegen bevorzugt auf gleichem Niveau, wodurch eine elektrische Senenschaltung von mehreren Laserdiodenanordnungen 1 gemäß Fig 14 und 15 in einfacher Weise möglich istIn the embodiment according to FIGS. 14 and 15, therefore, the power supply / removal to both heat dissipating bodies 3, 4 can take place via the separate current-carrying elements 5, 50, which are arranged between the heat-dissipating bodies 3, 4. Thus, the two Wärmeableitkörper 3, 4 are contactable in a simple manner, so that they can be made, for example, predominantly or completely from difficult to process metal-containing composite materials (for example, silver diamond). The connecting portions 17, 54 of the two current-carrying elements 5, 50 are preferably at the same level, whereby a electrical Senenschaltung of several laser diode arrays 1 according to FIGS 14 and 15 in a simple manner possible
In Fig 16 ist in Draufsicht eine solche Seπenschaltung von drei Laserdiodenanordnungen 1 gezeigt, die auf einer Wärmesenke 55 angeordnet sind Auf der Warmesenke 55 ist ferner ein elektrischer Isolator 56 angeordnet, auf dem voneinander beabstandete Metallisierungen 57 vorgesehen sind Die Anschlußabschnitte 17 und 54 der Laserdiodenanordnungen 1 sind so mit der Metallisierung 57 elektrisch verbunden, daß die gewünschte Senenschaltung vorliegt Die Emissionsrichtung des Lichtes ist in der Darstellung von Fig 16 von rechts nach linksFIG. 16 shows in plan view such a line circuit of three laser diode arrays 1 arranged on a heat sink 55. An electrical insulator 56 is further arranged on the heat sink 55, on which metallizations 57 spaced apart from each other are provided. The connection sections 17 and 54 of the laser diode arrangements 1 are electrically connected to the metallization 57 so that the desired Senenschaltung is present The emission direction of the light is in the representation of Figure 16 from right to left
Naturlich muß der Anschlußabschnitt 17 und/oder der Anschlußabschnitt 54 nicht hinten über beide Wärmeableitkörper 3, 4 vorstehen Sie können auch seitlich, nach vorne oder beispielsweise nach unten herausgeführt sein Es müssen die Anschlußabschnitte 17 und 54 auch nicht auf gleichem Niveau liegen sondern können auf unterschiedlichem Niveau über die Wärmeableitkörper vorstehenOf course, the terminal portion 17 and / or the terminal portion 54 must not rear over both Wärmeableitkörper 3, 4 protrude They can also be led out laterally, forward or example down It must be the connection sections 17 and 54 are not on the same level but can on different Projecting level over the Wärmeableitkörper
Bei der in Fig 17 und 18 gezeigten Ausfuhrungsform sind gleiche oder ähnliche Elemente wie bei den obigen Ausfuhrungsformen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es werden im wesentlichen nur die Unterschiede beschrieben In Fig 18 ist in ähnlicher Art wie in Fig 15 die Laserdiodenanordnung 1 in Art einer Explosionsdarstellung gezeigt, wobei zur besseren Darstellbarkeit teilweise nicht vorhandene Zwischenräume eingezeichnet sind Ferner sind in der Rückansicht von Fig 18 die Stromquelle 19 einschließlich der Zuleitungen nicht eingezeichnet Lediglich die Stromanschlusse S1 und S2 sind schematisch dargestelltIn the embodiment shown in FIGS. 17 and 18, the same or similar elements as in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and substantially only the differences are described. In FIG. 18, the laser diode array 1 is an exploded view similar to FIG In addition, in the rear view of FIG. 18, the current source 19, including the supply lines, are not shown. Only the current connections S1 and S2 are shown schematically
Auch hier sind die Isolierschichten 16, 51 als Fugemittelschichten (elektrisch isolierender Klebstoff) ausgebildet, wobei in gleicher Weise wie bei der Laserdiodenanordnung 1 von Fig 14, 15 zunächst die Verbindung der Stromfuhrungselemente 5, 50 mit dem zweiten und ersten Wärmeableitkörper 4, 3 über die Lotschichten L1, L2 hergestellt wird Danach werden die Stromfuhrungselemente 5, 50 an die beiden Wärmeableitkörper 3, 4 über die Fugemittelschichten 16, 51 gefugtAgain, the insulating layers 16, 51 as Fugemittelschichten (electrically insulating adhesive) are formed, wherein in the same manner as in the laser diode assembly 1 of Fig. 14, 15 first the connection of the Stromfuhrungselemente 5, 50 with the second and first Wärmeableitkörper 4, 3 on the Then the Stromfuhrungselemente 5, 50 are grouted to the two Wärmeableitkörper 3, 4 via the Fugemittelschichten 16, 51
Der wesentliche Unterschied zwischen der Laserdiodenanordnung von Fig 17 und 18 zu der Laserdiodenanordnung von Fig 14 und 15 liegt dann, daß sich der Laserdiodenbarren 2 bei der Ausfuhrungsform von Fig 17 und 18 fast über die gesamte Breite der Wärmeableitmodule 3, 4 erstreckt Dadurch liegen die Stromfuhrungselemente 5, 50 nicht neben dem Laserdiodenbarren 2, sondern hinter ihm, wie insbesondere in Fig 17 ersichtlich ist Damit kann die gesamte Breite der Wärmeableitmodule 3, 4 für die Stromfuhrungselemente 5, 50 genutzt werden Mit einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, mittels des Laserdiodenbarrens 2 eine durchgängig leuchtende Zeile zu erzeugen (die Lichtabstrahlrichtung ist in Fig. 17 von rechts nach links), die aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der Stromführungselemente 5, 50 aufbautechnisch nicht unterbrochen werden muß.The essential difference between the laser diode arrangement of FIGS. 17 and 18 and the laser diode arrangement of FIGS. 14 and 15 is that the laser diode bar 2 in the embodiment of FIGS. 17 and 18 extends almost the entire width of the heat dissipation modules 3, 4 5, 50 not next to the laser diode bar 2, but behind it, as can be seen in particular in Figure 17 Thus, the entire width of the Wärmeableitmodule 3, 4 are used for the Stromfuhrungselemente 5, 50 With such a configuration, it is possible by means of the laser diode bar 2 to produce a continuous luminous line (the light emission direction is in Fig. 17 from right to left), which does not have to be interrupted due to the inventive arrangement of the current-carrying elements 5, 50.
Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 17 und 18 liegen die Stromführungselemente 5 und 50 wiederum vollkommen abseits des Laserdiodenbarrens 2.Also in the embodiment according to FIGS. 17 and 18, the current-carrying elements 5 and 50 are in turn completely away from the laser diode bar 2.
Die Laserdiodenanordnung 1 gemäß Fig. 17 und 18 kann in gleicher Weise wie die Laserdiodenanordnung von Fig. 14 und 15 in Reihe geschaltet werden. Eine entsprechende Draufsicht einer solchen Serienschaltung von vier Laserdiodenanordnungen 1 gemäß Fig. 17 und 18 ist in Fig. 19 dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente im Vergleich zum Aufbau von Fig. 16 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Ein Vergleich zwischen Fig. 19 und 16 zeigt, daß die Abstände zwischen den Metallisierungen 57 deutlich geringer sind. Ferner ist anzumerken, daß der Abstand der einzelnen Laserdiodenanordnung 1 natürlich übertrieben dargestellt ist. Diese können deutlich näher aneinanderliegen, so daß mit den hier vier dargestellten Laserdiodenanordnungen eine quasi durchgehende Lichtzeile (Abstrahlrichtung in Fig. 19 von rechts nach links) erzeugt werden kann.The laser diode arrangement 1 according to FIGS. 17 and 18 can be connected in series in the same way as the laser diode arrangement of FIGS. 14 and 15. A corresponding top view of such a series circuit of four laser diode arrays 1 according to FIGS. 17 and 18 is shown in FIG. 19, wherein the same or similar elements are denoted by the same reference numerals in comparison to the structure of FIG. A comparison between Figs. 19 and 16 shows that the distances between the metallizations 57 are significantly lower. It should also be noted that the distance of the individual laser diode array 1 is of course exaggerated. These can lie much closer to one another, so that a quasi continuous light line (emission direction in FIG. 19 from right to left) can be generated with the laser diode arrangements shown here.
Fig. 20 zeigt (nicht maßstabstreu) die Seitenansicht eines aus zwei Stromführungselementen 5 und 50 gebildeten Anschlußelementes 58, wobei die Stromführungselemente 5 und 50 über eine Schicht 16 elektrisch isolierenden Fügemittels miteinander verbunden sind. Das elektrisch isolierende Fügemittel 16 ist hier ein mit Keramikpartikeln gefüllter Klebstoff, wobei die Größe der Keramikpartikel für einen ausreichenden, die elektrische Isolierung gewährleistenden, homogenen Abstand zwischen den beiden Stromführungselementen von etwa 5 μm sorgt.Fig. 20 shows (not to scale) the side view of a formed from two current-carrying elements 5 and 50 connecting element 58, wherein the current-carrying elements 5 and 50 are connected to each other via a layer 16 electrically insulating joining means. Here, the electrically insulating joining means 16 is an adhesive filled with ceramic particles, wherein the size of the ceramic particles ensures a sufficient, the electrical insulation ensuring, homogeneous distance between the two current-carrying elements of about 5 microns.
In Fig. 21 ist das Anschlußelement 58 von Fig. 20 in Draufsicht gezeigt. Aus dieser Ansicht sind insbesondere zwei Anschlußlaschen 59, 60 sichtbar, die zu den Anschlußabschnitten 17, 54 gehören. Beide Anschlußlaschen 59, 60 weisen jeweils eine Öffnung 61 , 62 auf, die für die Aufnahme von zur Befestigung von elektrischen Zuleitungen vorgesehenen Befestigungsmitteln, beispielsweise Schrauben, ausgebildet sind.In Fig. 21, the terminal member 58 of Fig. 20 is shown in plan view. From this view, in particular two connecting lugs 59, 60 are visible, which belong to the connecting portions 17, 54. Both connecting straps 59, 60 each have an opening 61, 62, which are designed for receiving fastening means provided for fastening electrical supply lines, for example screws.
Wie insbesondere Fig. 20 zu entnehmen ist, ist die Dicke der Stromführungselemente über ihre gesamte Länge konstant. In einer bevorzugten, nicht gezeigten Weiterbildung ist die Dicke derAs can be seen in particular from FIG. 20, the thickness of the current-carrying elements is constant over their entire length. In a preferred, not shown, the thickness of the
Stromführungselemente 5 und 50 nicht konstant. In diesem Fall ist z.B. die Dicke derPower guide elements 5 and 50 are not constant. In this case, e.g. the thickness of the
Anschlußlaschen 58, 59 größer, beispielsweise doppelt so groß (2 x 100 μm), als die Dicke der Stromführungselementabschnitte (2 x 50 μm), die zwischen den Wärmeableitkörpern 3 und 4 angeordnet sind.Connecting tabs 58, 59 larger, for example, twice as large (2 x 100 microns), than the thickness of the Current guide element sections (2 x 50 microns), which are arranged between the Wärmeableitkörpern 3 and 4.
In Fig. 22 ist ein Wärmeableitmodul 1 mit einem Anschlußelement 58 gemäß Fig. 20 und 21 gezeigt. Wie Fig. 22 zu entnehmen ist, müssen beispielsweise nur zwei Lotschichten L1 und L2 vorgesehen werden, die jeweils gleichzeitig für die Verbindung des Anschlußelementes 58 und des Halbleiterelementes 2 mit dem ersten und zweiten Wärmeableitkörper 3 und 4 sorgen.FIG. 22 shows a heat dissipation module 1 with a connection element 58 according to FIGS. 20 and 21. As can be seen from FIG. 22, for example, only two solder layers L1 and L2 must be provided, which simultaneously ensure the connection of the connection element 58 and the semiconductor element 2 with the first and second heat dissipation bodies 3 and 4.
Natürlich ist es auch bei allen Ausführungsbeispielen von Fig. 1 bis 13 möglich, ein zweites Stromführungselement in gleicher oder ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 14, 15 und 17, 18 vorzusehen. Of course, it is also possible in all embodiments of FIGS. 1 to 13, to provide a second current-carrying element in the same or similar manner as in the embodiment of Figs. 14, 15 and 17, 18.

Claims

Patentansprüche claims
1. Wärmeableitmodul mit einem eine erste und eine gegenüberliegende zweite Seite (13, 12) aufweisenden Halbleiterelement (2), einen ersten elektrisch leitfähigen Wärmeableitkörper (3), der eine erste Kontaktfläche (6) mit einen ersten Abschnitt (8) und einem dazu benachbarten zweiten Abschnitt (9) aufweist, einem zweiten elektrisch leitfähigen Wärmeableitkörper (4), der eine der ersten Kontaktfläche (6) zugewandte zweite Kontaktfläche (7) mit einem dritten Abschnitt (10) und einem dazu benachbarten vierten Abschnitt (11) aufweist, wobei das Halbleiterelement (2) zwischen den beiden Wärmeableitkörpern (3, 4) angeordnet ist und dabei die ersten Seite (13) so an den ersten Abschnitt (8) und die zweite Seite (12) so an den dritten Abschnitt (10) gefügt sind, daß die erste Seite (12) des Halbleiterelementes (2) thermisch und elektrisch mit dem ersten Abschnitt (8) der ersten Kontaktfläche (6) und die zweite Seite (12) des Halbleiterelementes (2) thermisch und elektrisch mit dem dritten Abschnitt (10) der zweiten Kontaktfläche (7) kontaktiert ist, und wobei der zweite Abschnitt (9) mit dem vierten Abschnitt (11) über eine dazwischen angeordnete elektrische Isolierschicht (16) zwar thermisch, aber nicht elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromführungselement (5) zwischen der elektrischen Isolierschicht (16) und dem vierten Abschnitt (11) der zweiten Kontaktfläche (7) angeordnet ist, das mit der Isolierschicht (16) in thermischem Kontakt steht und das mit dem vierten Abschnitt (11) in thermischem und elektrischem Kontakt steht, wobei das Stromführungselement (15) einen über zumindest eine der beiden Kontaktflächen (6, 7) vorstehenden Anschlußabschnitt (17) aufweist.1. Wärmeableitmodul with a first and an opposite second side (13, 12) having semiconductor element (2), a first electrically conductive Wärmeableitkörper (3) having a first contact surface (6) with a first portion (8) and an adjacent thereto second portion (9), a second electrically conductive Wärmeableitkörper (4), the one of the first contact surface (6) facing the second contact surface (7) having a third portion (10) and a fourth portion adjacent thereto (11), wherein the Semiconductor element (2) between the two Wärmeableitkörpern (3, 4) is arranged and the first side (13) so the first portion (8) and the second side (12) are joined to the third portion (10) the first side (12) of the semiconductor element (2) thermally and electrically thermally and electrically with the first portion (8) of the first contact surface (6) and the second side (12) of the semiconductor element (2) the third portion (10) of the second contact surface (7) is contacted, and wherein the second portion (9) with the fourth portion (11) via an interposed electrical insulating layer (16), although thermally, but not electrically connected, characterized in that a current-carrying element (5) is arranged between the electrical insulating layer (16) and the fourth section (11) of the second contact surface (7), which is in thermal contact with the insulating layer (16) and which is connected to the fourth section (11). is in thermal and electrical contact, wherein the current-carrying element (15) via at least one of the two contact surfaces (6, 7) protruding connecting portion (17).
2. Wärmeableitmodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Stromführungselement (15) vollständig abseits des Halbleiterelementes (2) angeordnet ist. 2. Wärmeableitmodul according to claim 1, characterized in that the current-carrying element (15) is arranged completely away from the semiconductor element (2).
3. Wärmeableitmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Stromführungselement (50) zwischen beiden Kontaktflächen (6, 7) angeordnet ist, das nur mit der ersten Kontaktfläche (6) in elektrischem Kontakt und mit beiden Kontaktflächen (6, 7) in thermischem Kontakt steht, wobei das zweite Stromführungselement (50) einen über zumindest eine der beiden Kontaktflächen (6, 7) vorstehenden zweiten Anschlußabschnitt (54) aufweist.3. Wärmeableitmodul according to claim 1 or 2, characterized in that a second current-carrying element (50) between the two contact surfaces (6, 7) is arranged, which only with the first contact surface (6) in electrical contact and with two contact surfaces (6, 7 ) is in thermal contact, wherein the second current-carrying element (50) has a second connecting portion (54) protruding beyond at least one of the two contact surfaces (6, 7).
4. Wärmeableitmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stromführungselement (50) zwischen der elektrischen Isolierschicht (16) und dem zweiten Abschnitt (9) angeordnet ist.4. Wärmeableitmodul according to claim 3, characterized in that the second current-carrying element (50) between the electrical insulating layer (16) and the second portion (9) is arranged.
5. Wärmeableitmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kontaktfläche (6) einen fünften Abschnitt (52) und die zweite Kontaktfläche (7) einen sechsten Abschnitt (53) aufweist, eine zweite elektrische Isolierschicht (51) zwischen dem fünften und sechsten Abschnitt (52, 53) und das zweite Stromführungselement (50) zwischen der zweiten Isolierschicht (51) und dem fünften Abschnitt (52) angeordnet ist, wobei das zweite Stromführungselement (50) mit der zweiten Isolierschicht (51) in thermischem Kontakt und mit dem fünften Abschnitt (52) in thermischem und elektrischem Kontakt steht.5. Wärmeableitmodul according to claim 3, characterized in that the first contact surface (6) has a fifth portion (52) and the second contact surface (7) has a sixth portion (53), a second electrical insulating layer (51) between the fifth and sixth Section (52, 53) and the second current-carrying element (50) is arranged between the second insulating layer (51) and the fifth section (52), wherein the second current-carrying element (50) is in thermal contact with the second insulating layer (51) fifth section (52) is in thermal and electrical contact.
6. Wärmeableitmodul nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stromführungselement vollständig abseits des Halbleiterelementes (2) angeordnet ist.6. Wärmeableitmodul according to one of claims 3 to 5, characterized in that the second current-carrying element is arranged completely away from the semiconductor element (2).
7. Wärmeableitmodul nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (16) als elektrisch isolierende Fügeschicht ausgebildet ist, mittels der das Stromführungselement (5) mit dem zweiten Abschnitt (9) verbunden ist.7. Wärmeableitmodul according to any one of the above claims, characterized in that the insulating layer (16) is designed as an electrically insulating bonding layer, by means of which the current-carrying element (5) with the second portion (9) is connected.
8. Wärmeableitmodul nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der beiden Wärmeableitkörper (3,4) einen elektrisch nicht leitfähigen Hauptkörper (20) mit einer darauf ausgebildeten elektrisch leitenden Schicht (22) aufweist, deren dem Hauptkörper (20) abgewandte Außenseite die erste bzw. zweite Kontaktfläche (6,7) bildet.8. Wärmeableitmodul according to any one of the above claims, characterized in that at least one of the two Wärmeableitkörper (3.4) has an electrically non-conductive main body (20) having formed thereon an electrically conductive layer (22) facing away from the main body (20) Outside the first and second contact surface (6,7) forms.
9. Wärmeableitmodul nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der beiden Kontaktflächen (6,7) als plane Fläche ausgebildet ist.9. Wärmeableitmodul according to any one of the above claims, characterized in that at least one of the two contact surfaces (6,7) is formed as a flat surface.
10. Wärmeableitmodul nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der beiden Kontaktflächen (6, 7) als gestufte Fläche ausgebildet ist. 10. Wärmeableitmodul according to any one of the above claims, characterized in that at least one of the two contact surfaces (6, 7) is formed as a stepped surface.
11. Wärmeableitmodul nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Isolierschicht (16) kleiner ist als der Abstand zwischen der ersten und zweiten Seite (12, 13) des Halbleiterelementes (2).11. Wärmeableitmodul according to any one of the above claims, characterized in that the thickness of the insulating layer (16) is smaller than the distance between the first and second sides (12, 13) of the semiconductor element (2).
12. Wärmeableitmodul nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Stromführungselementes (5) kleiner ist als der Abstand zwischen der ersten und zweiten Seite (12, 13) des Halbleiterelementes (2).12. Wärmeableitmodul according to any one of the above claims, characterized in that the thickness of the current-carrying element (5) is smaller than the distance between the first and second sides (12, 13) of the semiconductor element (2).
13. Wärmeableitmodul nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Stromführungselementes (5) und die Dicke der Isolierschicht (16) so gewählt sind, daß der Abstand zwischen dem zweiten und vierten Abschnitt (9, 11) abzüglich der Dicke des Stromführungselementes (5) und der Dicke die Isolierschicht (16) dem Abstand zwischen dem ersten und dritten Abschnitt (8, 10) abzüglich des Abstands zwischen der ersten und zweiten Seite (12, 13) des Halbleiterelementes (2) entspricht.13. Wärmeableitmodul according to any one of the above claims, characterized in that the thickness of the current-carrying element (5) and the thickness of the insulating layer (16) are chosen so that the distance between the second and fourth section (9, 11) minus the thickness of Stromführungselementes (5) and the thickness of the insulating layer (16) corresponds to the distance between the first and third sections (8, 10) minus the distance between the first and second sides (12, 13) of the semiconductor element (2).
14. Wärmeableitmodul nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement als Halbleiteremitter (2), insbesondere als Laserdiodenelement ausgebildet ist.14. Wärmeableitmodul according to any one of the above claims, characterized in that the semiconductor element is designed as a semiconductor emitter (2), in particular as a laser diode element.
15. Wärmeableitmodul nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeableitmodul genau ein einziges Halbleiterelement (2) aufweist.15. Wärmeableitmodul according to one of the above claims, characterized in that the Wärmeableitmodul exactly one single semiconductor element (2).
16. Wärmeableitmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeableitmodul mehrere Halbleiterelemente (2) aufweist, die alle in derselben Ebene liegen.16. Wärmeableitmodul according to one of claims 1 to 12, characterized in that the Wärmeableitmodul several semiconductor elements (2), which are all in the same plane.
17. Wärmeableitmodul nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wärmeableitkörper überwiegend, gemäß Gewichts-, Atom- und/oder Volumenanteilen, oder vollständig aus wenigstens einem metallischen Werkstoff bestehen.17. Wärmeableitmodul according to any one of the above claims, characterized in that both heat dissipation predominantly, according to weight, atom and / or volume fractions, or consist entirely of at least one metallic material.
18. Wärmeableitanordnung mit mehreren auf einem gemeinsamen Träger (30, 34, 35, 55) angeordneten Wärmeableitmodulen (1 , 1') nach einem der obigen Ansprüche, wobei der Anschlußabschnitt (17) des Stromführungselements (5) eines ersten (1) der Wärmeableitmodule (1, 1') mit dem einem der beiden Wärmeableitkörper (3) eines zweiten (11) der Wärmeableitmodule (1 , 1') elektrisch verbunden ist. 18. Wärmeableitanordnung with a plurality of on a common carrier (30, 34, 35, 55) arranged Wärmeableitmodulen (1, 1 ') according to any one of the above claims, wherein the connecting portion (17) of the current-carrying element (5) of a first (1) of the Wärmeableitmodule (1, 1 ') is electrically connected to one of the two Wärmeableitkörper (3) of a second (1 1 ) of the Wärmeableitmodule (1, 1').
19 Wärmeableitanordnung nach Anspruch 18, bei der der Anschlußabschnitt (17) des Stromfuhrungselements (16) des ersten Wärmeableitmoduls (1) an den einen Warmeableitkörper (3) des zweiten Wärmeableitmoduls (Y) gefugt ist19, heat dissipation arrangement according to claim 18, wherein the connecting portion (17) of the Stromfuhrungselements (16) of the first Wärmeableitmoduls (1) to the heat dissipation body (3) of the second Wärmeableitmoduls (Y) is grooved
20 Wärmeableitanordnung nach Anspruch 18 oder 19, bei der der Anschlußabschnitt (17) des Stromfuhrungselements (16) des ersten Wärmeableitmoduls (1) an einer der ersten Kontaktflache (6) des ersten Wärmeableitkorpers (1) des zweiten Wärmeableitmoduls (11) abgewandten Unterseite anliegt20 Wärmeableitanordnung according to claim 18 or 19, wherein the connecting portion (17) of the Stromfuhrungselements (16) of the first Wärmeableitmoduls (1) on one of the first contact surface (6) of the first Wärmeableitkorpers (1) of the second Wärmeableitmoduls (1 1 ) abuts the underside facing away
21 Wärmeableitanordnung nach Anspruch 18 oder 19, bei der der eine Warmeableitkörper (3) des zweiten Wärmeableitmoduls (11) eine dem ersten Wärmeableitmodul zugewandte erste Seitenfläche aufweist, an der der Anschlußabschnitt (17) des Stromfuhrungselements (16) des ersten Wärmeableitmoduls (1) anliegt21, heat dissipation arrangement according to claim 18 or 19, wherein the one Wärmeeableitkörper (3) of the second Wärmeableitmoduls (1 1 ) has a the first Wärmeableitmodul facing first side surface on which the terminal portion (17) of the Stromfuhrungselements (16) of the first Wärmeableitmoduls (1). applied
22 Wärmeableitanordnung nach Anspruch 21 , bei der einer der beiden Warmeableitkörper (3) des ersten Wärmeableitmoduls (1) eine der ersten Seitenfläche zugewandte zweite Seitenfläche aufweist, auf der eine elektrisch isolierende Beschichtung ausgebildet ist22 Wärmeableitanordnung according to claim 21, wherein one of the two heat dissipation body (3) of the first Wärmeableitmoduls (1) has a first side surface facing the second side surface on which an electrically insulating coating is formed
23 Wärmeableitanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, bei der der Trager (34) elektrisch leitfähig ausgebildet ist und die Warmeableitmodule (1 , 1 ") über eine elektrisch isolierende Fugeschicht (33) auf dem Träger (34) befestigt sind23 heat dissipation arrangement according to one of claims 18 to 22, wherein the carrier (34) is electrically conductive and the Wärmeableitmodule (1, 1 ") via an electrically insulating Fugeschicht (33) on the support (34) are attached
24 Wärmeableitanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, bei der auf dem Träger (30, 34, 35) für die Warmeableitmodule (1 , 1') voneinander getrennte, elektrische Kontaktschichten (36) vorgesehen sind, wobei jedes Wärmeableitmodul (1 , 1') mit einem seiner Warmeableitkörper (3) auf einer der Kontaktschichten (36) angeordnet ist und der Anschlußabschnitt (17) des Stromfuhrungselements (5) des ersten Wärmeableitmoduls (1) mit der elektrischen Kontaktschicht (36), auf der das zweite Wärmeableitmodul (11) angeordnet ist, elektrisch verbunden ist24 heat dissipation arrangement according to one of claims 18 to 22, wherein on the support (30, 34, 35) for the heat dissipation modules (1, 1 ') separate electrical contact layers (36) are provided, each heat dissipation module (1, 1' ) is arranged with one of its heat dissipation body (3) on one of the contact layers (36) and the connection portion (17) of the Stromfuhrungselements (5) of the first Wärmeableitmoduls (1) with the electrical contact layer (36) on which the second Wärmeableitmodul (1 1 ) is arranged, is electrically connected
25 Wärmeableitanordnung nach Anspruch 24, bei der die Warmeableitmodule in einer ersten Richtung nebeneinander angeordnet sind und die Kontaktschichten (36) jeweils eine Befestigungsbereich (37), auf dem die Warmeableitmodule (3) angeordnet sind, und einen Kontaktierungsabschnitt (38) aufweisen, wobei der Kontaktierungsabschnitt (38) der Kontaktschicht (36), auf der das zweite Warmeableitmodule (11) angeordnet ist, in einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung gesehen, zum Kontaktabschnitt (36) der Kontaktschicht, auf der das erste Wärmeableitmodul (1) angeordnet ist, versetzt ist A heat sink assembly according to claim 24, wherein the heat dissipation modules are juxtaposed in a first direction and the contact layers (36) each comprise an attachment region (37) on which the heat dissipation modules (3) are disposed and a contacting portion (38) contacting section (38) of the contact layer (36), on which the second Warmeableitmodule (1 1) is arranged, seen in a direction perpendicular to the first direction, to the contact portion (36) of the contact layer is arranged on the first Wärmeableitmodul (1), is offset
26. Wärmeableitanordnung nach Anspruch 18, bei dem zumindest ein Wärmeableitmodul (1) gemäß zumindest einem der Ansprüche 3 bis 6 ausgebildet ist und der zweite Anschlußabschnitt (54) des zweiten Stromführungselementes (50) des zumindest einen Wärmeableitmoduls (1) elektrisch mit dem Anschlußabschnitt (17) eines Stromführungselementes (5) eines anderen Wärmeableitmoduls (1) der Wärmeableitanordnung verbunden ist.26. A heat dissipation arrangement according to claim 18, in which at least one heat dissipation module (1) is formed according to at least one of claims 3 to 6 and the second connection section (54) of the second current-carrying element (50) of the at least one heat dissipation module (1) is electrically connected to the connection section (FIG. 17) of a current-carrying element (5) of another Wärmeableitmoduls (1) of the Wärmeableitanordnung is connected.
27. Herstellungsverfahren für ein Wärmeableitmodul, bei dem ein eine erste und eine gegenüberliegende zweite Seite aufweisendes Halbleiterelement zwischen einem ersten elektrisch leitfähigen Wärmeableitkörper, der eine erste Kontaktfläche mit einem ersten Abschnitt und einem dazu benachbarten zweiten Abschnitt aufweist, und einem zweiten elektrisch leitfähigen Wärmeableitkörper, der eine der ersten Kontaktfläche zugewandte zweite Kontaktfläche mit einem dritten Abschnitt und einem dazu benachbarten vierten Abschnitt aufweist, so angeordnet wird, daß dabei die erste Seite an den ersten Abschnitt und die zweite Seite an den dritten Abschnitt gefügt wird, wodurch die erste Seite des Halbleiterelementes thermisch und elektrisch mit dem ersten Abschnitt der ersten Kontaktfläche und die zweite Seite des Halbleiterelementes thermisch und elektrisch mit dem dritten Abschnitt der zweiten Kontaktfläche kontaktiert ist, und bei dem der zweite Abschnitt mit dem vierten Abschnitt über eine dazwischen angeordnete elektrische Isolierschicht zwar thermisch, aber nicht elektrisch verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromführungselement zwischen der elektrischen Isolierschicht und dem vierten Abschnitt der zweiten Kontaktfläche so angeordnet wird, daß es mit der Isolierschicht in thermischem Kontakt und daß es mit dem vierten Abschnitt in thermischem und elektrischem Kontakt steht, wobei das Stromführungselement einen über zumindest eine der beiden Kontaktflächen vorstehenden Anschlußabschnitt aufweist.27. A manufacturing method of a heat dissipation module, wherein a first and an opposite second side having semiconductor element between a first electrically conductive Wärmeableitkörper having a first contact surface with a first portion and a second portion adjacent thereto, and a second electrically conductive Wärmeableitkörper, the one of the first contact surface facing the second contact surface having a third portion and a fourth portion adjacent thereto, is arranged so that the first side is joined to the first portion and the second side to the third portion, whereby the first side of the semiconductor element thermally and electrically contacted with the first portion of the first contact surface and the second side of the semiconductor element is thermally and electrically contacted with the third portion of the second contact surface, and wherein the second portion with the fourth portion ü Although thermally, but not electrically connected via an interposed electrical insulating layer, characterized in that a current-carrying element between the electrical insulating layer and the fourth portion of the second contact surface is arranged so that it with the insulating layer in thermal contact and that it with the fourth Section is in thermal and electrical contact, wherein the current-carrying element has a terminal portion projecting over at least one of the two contact surfaces.
28. Herstellungsverfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromführungselement vollständig abseits des Halbleiterelementes angeordnet wird.28. A manufacturing method according to claim 27, characterized in that the current-carrying element is arranged completely away from the semiconductor element.
29. Herstellungsverfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Stromführungselement zwischen beiden Kontaktflächen angeordnet wird, das nur mit der ersten Kontaktfläche in elektrischem Kontakt und mit beiden Kontaktflächen in thermischem Kontakt steht, wobei das zweite Stromführungselement einen über zumindest eine der beiden Kontaktflächen vorstehenden zweiten Anschlußabschnitt aufweist. 29. A manufacturing method according to claim 28, characterized in that a second current-carrying element is arranged between the two contact surfaces, which is in thermal contact only with the first contact surface in electrical contact and with both contact surfaces, wherein the second current-carrying element projects over at least one of the two contact surfaces having second connection portion.
30. Herstellungsverfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stromführungselement (50) zwischen der elektrischen Isolierschicht (16) und dem zweiten Abschnitt (9) angeordnet wird.30. A manufacturing method according to claim 29, characterized in that the second current carrying member (50) between the electrical insulating layer (16) and the second portion (9) is arranged.
31. Herstellungsverfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kontaktfläche einen fünften Abschnitt und die zweite Kontaktflache einen sechsten Abschnitt aufweist, eine zweite elektrische Isolierschicht zwischen dem fünften und sechsten Abschnitt angeordnet wird und das zweite Stromführungselement zwischen der zweiten Isolierschicht und dem fünften Abschnitt so angeordnet wird, daß es mit der zweiten Isolierschicht in thermischem Kontakt und mit dem fünften Abschnitt in thermischem und elektrischem Kontakt steht.31. The manufacturing method according to claim 29, wherein the first contact surface has a fifth portion and the second contact surface has a sixth portion, a second electrical insulation layer is interposed between the fifth and sixth portions, and the second current-carrying element is disposed between the second insulation layer and the fifth portion is disposed so as to be in thermal contact with the second insulating layer and in thermal and electrical contact with the fifth section.
32. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stromführungselement vollständig abseits des Halbleiterelementes (2) angeordnet wird.32. Production method according to one of claims 29 to 31, characterized in that the second current-carrying element is arranged completely away from the semiconductor element (2).
33. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht als elektrisch isolierende Fügeschicht ausgebildet wird, mittels der das Stromführungselement mit dem zweiten Abschnitt verbunden wird.33. Manufacturing method according to one of claims 27 to 32, characterized in that the insulating layer is formed as an electrically insulating joining layer, by means of which the current-carrying element is connected to the second section.
34. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 27 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der beiden Wärmeableitkörper einen elektrisch nicht leitfähigen Hauptkörper aufweist, auf dem eine elektrisch leitende Schicht gebildet wird, deren dem Hauptkörper abgewandte Außenseite die erste bzw. zweite Kontaktfläche bildet.34. A manufacturing method according to any one of claims 27 or 33, characterized in that at least one of the two Wärmeableitkörper has an electrically non-conductive main body on which an electrically conductive layer is formed, the outer body facing away from the main body forms the first and second contact surface.
35. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der beiden Kontaktflächen als plane Fläche ausgebildet wird.35. Production method according to one of claims 27 to 34, characterized in that at least one of the two contact surfaces is formed as a flat surface.
36. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der beiden Kontaktflächen als gestufte Fläche ausgebildet wird.36. Manufacturing method according to one of claims 27 to 35, characterized in that at least one of the two contact surfaces is formed as a stepped surface.
37. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Isolierschicht kleiner gewählt wird als der Abstand zwischen der ersten und zweiten Seite des Halbleiteremitters.37. A manufacturing method according to any one of claims 27 to 36, characterized in that the thickness of the insulating layer is selected to be smaller than the distance between the first and second sides of the semiconductor emitter.
38. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Stromführungselementes kleiner als der Abstand zwischen der ersten und zweiten Seite des Halbleiteremitters gewählt wird. 38. A manufacturing method according to any one of claims 27 to 37, characterized in that the thickness of the current-carrying element is chosen smaller than the distance between the first and second sides of the semiconductor emitter.
39. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Stromführungselementes und die Dicke der Isolierschicht so gewählt werden, daß der Abstand zwischen dem zweiten und vierten Abschnitt abzüglich der Dicke der Isolierschicht und der Dicke des Stromführungselementes dem Abstand zwischen dem ersten und dritten Abschnitt abzüglich des Abstandes zwischen der ersten und zweiten Seite des Halbleiteremitters entspricht.39. A manufacturing method according to any one of claims 27 to 38, characterized in that the thickness of the current-carrying element and the thickness of the insulating layer are chosen so that the distance between the second and fourth sections minus the thickness of the insulating layer and the thickness of the current-carrying element the distance between the first and third sections minus the distance between the first and second sides of the semiconductor emitter.
40. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß das als Halbleiterelement ein Halbleiteremitter, insbesondere ein Laserdiodenelement verwendet wird. 40. A manufacturing method according to any one of claims 27 to 39, characterized in that the semiconductor element used is a semiconductor emitter, in particular a laser diode element.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170194763A1 (en) * 2016-01-04 2017-07-06 Automotive Coalition For Traffic Safety, Inc. Heater-on-heatspreader
RU2757055C1 (en) * 2021-04-06 2021-10-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Two-dimensional array of laser diodes and method for its assembly

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9031104B2 (en) * 2011-05-10 2015-05-12 Obzerv Technologies Inc. Low inductance laser diode bar mount
DE102012025494B4 (en) * 2012-12-21 2019-12-19 Jenoptik Optical Systems Gmbh Diode laser module and method for producing a diode laser module
DE102013102328A1 (en) * 2013-03-08 2014-09-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor laser array
DE102018121857B4 (en) 2018-09-07 2023-05-11 Jenoptik Optical Systems Gmbh Device for operating a light-emitting semiconductor component

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5105429A (en) * 1990-07-06 1992-04-14 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Modular package for cooling a laser diode array
US5325384A (en) * 1992-01-09 1994-06-28 Crystallume Structure and method for mounting laser diode arrays
US20020181523A1 (en) * 2001-05-29 2002-12-05 Pinneo George G. Low cost high integrity diode laser array
EP1286441A2 (en) * 2001-08-21 2003-02-26 Fanuc Ltd. Two-dimensional laser diode array

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4627062A (en) * 1983-10-26 1986-12-02 Mcdonnell Douglas Corporation AC driven laser diode array, power supply, transformer, and method therefor
DE10004999A1 (en) * 2000-02-04 2001-09-27 Fraunhofer Ges Forschung Device for guiding light beam with rotation symmetrical beam profile, has transparent flat substrate that is flexible relative to surface normal with lateral input and output coupling regions
KR20030073208A (en) * 2002-03-09 2003-09-19 주식회사 엘지이아이 Semiconductor laser diode array packaged on heat sink
DE10361899B4 (en) * 2003-12-22 2008-10-30 Jenoptik Laserdiode Gmbh Expansion-matched heat-spreading multi-layer substrate
US20080056314A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Northrop Grumman Corporation High-power laser-diode package system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5105429A (en) * 1990-07-06 1992-04-14 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Modular package for cooling a laser diode array
US5325384A (en) * 1992-01-09 1994-06-28 Crystallume Structure and method for mounting laser diode arrays
US20020181523A1 (en) * 2001-05-29 2002-12-05 Pinneo George G. Low cost high integrity diode laser array
EP1286441A2 (en) * 2001-08-21 2003-02-26 Fanuc Ltd. Two-dimensional laser diode array

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LORENZEN D ET AL: "Passively cooled diode lasers in the CW power range of 120-200W" PROCEEDINGS OF THE SPIE,, Bd. 6876, Nr. 68760Q, 1. Februar 2008 (2008-02-01), Seiten 68760Q-1, XP002587145 in der Anmeldung erwähnt *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170194763A1 (en) * 2016-01-04 2017-07-06 Automotive Coalition For Traffic Safety, Inc. Heater-on-heatspreader
US10826270B2 (en) * 2016-01-04 2020-11-03 Automotive Coalition For Traffic Safety, Inc. Heater-on-heatspreader
RU2757055C1 (en) * 2021-04-06 2021-10-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Two-dimensional array of laser diodes and method for its assembly

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