(57)【要約】  オプトエレクトロニクス発光モジュール（１）の少なくとも一つの実施の形態においては、発光モジュールが、完全に貫通している開口部（２）を備えている回路基板（３）を含んでいる。回路基板は、発光モジュールを外部の冷却体に機械的に固定するための固定装置（６）を有している。発光モジュールの支持体（４）は開口部に取り付けられている。支持体上面（４０）における少なくとも一つのオプトエレクトロニクス半導体チップ（５）が回路基板と電気的に接続されている。回路基板は更に支持体と機械的に固定されて接続されている。更に回路基板は、機械的な力を支持体に及ぼし、支持体を外部の冷却体に押し付けるよう構成されている。支持体は支持体下面を用いて外部の冷却体に平坦に載置されるよう構成されている。
2013532894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス発光モジュール（１）において
完全に貫通している開口部（２）を備えている回路基板（３）と、
前記開口部（２）に取り付けられている支持体（４）と、
少なくとも一つのオプトエレクトロニクス半導体チップ（５）とを有しており、
前記回路基板（３）は前記発光モジュール（１）を外部の冷却体に機械的に固定するための少なくとも一つの固定装置（６）を含んでおり、
前記オプトエレクトロニクス半導体チップ（５）は、前記支持体（４）の支持体上面（４０）に取り付けられており、且つ、前記支持体（４）を介して前記回路基板（３）と電気的に接続されており、
前記回路基板（３）は前記支持体（４）と機械的に固定されて接続されており、
前記回路基板（３）は機械的な力を前記支持体（４）に及ぼし、且つ、前記支持体（４）を前記外部の冷却体に押し付けるよう構成されており、
前記支持体（４）は支持体下面（４５）を用いて前記外部の冷却体に平坦に載置されるよう構成されていることを特徴とする、オプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項２】
前記支持体下面（４５）及び回路基板下面（３５）は平坦に形成されており、且つ相互に平行に配向されており、
前記支持体下面（４５）は前記開口部（２）を貫通して、最大で１００μｍの長さ（Ｌ）だけ前記回路基板下面（３５）よりも張り出している、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項３】
前記回路基板（３）は、５Ｎ以上１００Ｎ以下の機械的な力でもって、及び／又は、０．２ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の平均圧力でもって、前記支持体（４）を前記外部の冷却体に押し付けるよう構成されている、請求項１又は２に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項４】
前記オプトエレクトロニクス発光モジュール（１）は少なくとも二つの固定舌片（７）を有しており、
前記固定舌片（７）は、前記回路基板（３）の回路基板上面（３０）から延びており、前記開口部（２）を部分的に覆い、且つ、前記支持体上面（４０）と機械的及び／又は電気的に接続されており、
前記固定舌片（７）は前記支持体（４）を前記外部の冷却体に押し付けるよう構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項５】
前記固定舌片（７）は前記回路基板（３）と一体的に形成されている、請求項４に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項６】
前記固定舌片（７）は弾性に変形可能な材料を有しているか、又は弾性に変形可能な材料から成るものであり、
前記固定舌片（７）は前記支持体上面（４０）に対して垂直な方向において５０ｋＮ／ｍ以上５ＭＮ／ｍ以下のばね定数を有している、請求項４又は５に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項７】
前記固定舌片（７）の内の少なくとも一つ又は全ての固定舌片（７）は前記半導体チップ（５）から電気的に絶縁されている、請求項４乃至６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項８】
前記回路基板（３）は水平方向において、前記支持体（４）に対して１５０μｍ以上７５０μｍ以下の平均間隔（ｄ）を有している、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項９】
前記回路基板（３）は射出成形された回路支持体であり、水平方向において前記支持体（４）の周囲を形状結合により包囲している、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項１０】
前記回路基板（３）の材料の熱膨張率は、前記支持体（４）の材料の熱膨張率とは最大で係数４異なる、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項１１】
前記支持体（４）の材料は４００Ｋの温度において、前記回路基板（３）を機械的に担持している材料よりも脆性である、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項１２】
前記支持体（４）はセラミック又は半導体材料を有しているか、もしくは、セラミック又は半導体材料から成るものであり、
前記支持体（４）の厚さ（Ｄ）は２００μｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項１３】
前記支持体下面（４５）は最大で１０μｍの平均粗さを有している、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載されている、少なくとも一つのオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）と、少なくとも一つの冷却体（８）とを備えており、前記発光モジュール（１）は冷却体上面（８０）に固定されていることを特徴とする、自動車用ヘッドライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプトエレクトロニクス発光モジュールに関する。更に本発明はその種の発光モジュールを備えている自動車用ヘッドライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、発光モジュール及び自動車用の照明構成素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】US 2008/0008427 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決すべき課題は、効率的に放熱が可能な発光モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
オプトエレクトロニクス発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス発光モジュールが回路基板を含んでいる。回路基板は例えばメタルコア基板であるか、又は、特にエポキシをベースとしており、また金属性の層が被着されているコアを有している基板である。金属性の層は導体路に構造化されており、また金属性の層を別の誘電性の層によって少なくとも部分的に覆うことができる。同様に、回路基板は射出成形された回路支持体（英語：Molded Interconnect Device、略してＭＩＤ）であっても良い。
【０００６】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、回路基板には完全に貫通する開口部が設けられている。換言すれば、開口部は回路基板上面から、この回路基板上面とは反対側に位置する回路基板下面にまで達している。開口部とは特に、回路基板内に貫通孔が生じており、この貫通孔の少なくとも三つの側面、有利には少なくとも四つの側面又は貫通孔の周囲全体が回路基板の材料によって包囲されている。
【０００７】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、回路基板が少なくとも一つの固定装置を含んでいる。固定装置は、発光モジュールをその発光モジュールには属していない外部の冷却体に固定するよう構成されている。固定装置は例えばねじを収容するための切欠部を含んでいる。
【０００８】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、発光モジュールが支持体を含んでいる。支持体は有利には、熱伝導率の高い材料から成るか、又はそのような材料を有している。例えば、支持体の平均固有熱伝導率は少なくとも５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）又は少なくとも８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）又は少なくとも１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。支持体は回路基板の開口部に取り付けられている。支持体の大部分、例えば少なくとも５０％又は少なくとも８０％を開口部内に設けることができる。即ち、支持体の大部分を回路基板上面に対して垂直な平面に見て、特に回路基板下面と回路基板上面との間に設けることができる。
【０００９】
発光モジュールの少なくとも一つの実施形態によれば、発光モジュールが、支持体の支持体上面に取り付けられている少なくとも一つのオプトエレクトロニクス半導体チップを有している。半導体チップは有利には発光ダイオードである。発光ダイオードは特に青色光、白色光又は近赤外線放射を生成するために構成されている。オプトエレクトロニクス半導体チップの半導体積層体はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮを基礎とすることができる。
【００１０】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、半導体チップが支持体を介して回路基板と電気的に接続されている。換言すれば、半導体チップは回路基板と直接的に電気的に接触接続されているのではなく、支持体を介して間接的にのみ回路基板と電気的に接触接続されている。例えば、支持体には半導体チップの接触接続のための導体路が設けられており、それらの導体路は接続手段を介して回路基板における導体路と接続されている。
【００１１】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、回路基板が支持体と機械的に固定されて接続されている。このことは、発光モジュールの所定の用途においては、回路基板が支持体から分離されていないか、又は支持体が回路基板から分離されていないことを意味していると考えられる。発光モジュールは特に、単一の関連付けられたユニットとして取り扱い可能である。有利には、例えば外部の冷却体への実装時に回路基板が水平方向において支持体に関して著しく相対的にずれないように、回路基板及び支持体は相互に固定されて接続されている。その種のずれは有利には最大で２５０μｍ又は最大で１００μｍである。
【００１２】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、機械的な力が支持体に作用して、支持体を外部の冷却体に押し付けるように回路基板は構成されている。この場合、支持体は実装された状態において回路基板を介して冷却体に押し付けられている。特に、回路基板は固定装置を介して直接的に冷却体に固定されて実装されており、また支持体は回路基板を介して間接的にのみ実装されている。特に有利には、発光モジュールは、支持体を直接的に外部の冷却体に機械的に固定して接続するために構成されている固定装置又は接続手段を有していない。
【００１３】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、支持体が、半導体チップを備えている支持体上面とは反対側に位置する支持体下面を用いて外部の冷却体に平坦に載置されるよう構成されている。即ち、有利には支持体下面が平坦に構成されている。支持体下面の部分と冷却体の部分との嵌合部又は噛み合わせ部は設けられていない。特に支持体は、冷却体の平坦に形成されている上面に取り付けられるように構成されている。これによって、外部の冷却体における支持体の大きい載置面及び良好な熱結合を保証することができる。
【００１４】
オプトエレクトロニクス発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス発光モジュールが、完全に貫通している開口部を備えている回路基板を含んでいる。回路基板は、発光モジュールを外部の冷却体に機械的に固定するための、少なくとも一つ、有利には少なくとも二つ又は丁度二つの固定装置を有している。発光モジュールの支持体は開口部に取り付けられている。少なくとも一つのオプトエレクトロニクス半導体チップは支持体の支持体上面に設けられており、また支持体を介して回路基板と電気的に接続されている。回路基板は更に支持体と機械的に固定されて接続されている。更には、回路基板は、機械的な力が支持体に作用して、支持体を外部の冷却体に押し付けるように構成されている。支持体は支持体下面を用いて平坦に外部の冷却体に載置されるように構成されている。
【００１５】
本発明による発光モジュールにおいては、支持体は、特に接続手段を要することなく外部の冷却体に平坦に取り付けるために設けられている。これとは異なり、支持体と冷却体との間に設けられている接続手段を介して支持体を冷却体に固定することも可能である。
【００１６】
高い熱伝導率と、半導体チップの熱膨張に類似する熱膨張とを有している支持体用の適切な材料はセラミックである。セラミックは典型的には約５×１０-6Ｋ-1の熱膨張率を有している。これに対して冷却体用の金属、例えばアルミニウム又は銅は、約１５×１０6Ｋ-1から約２５×１０6Ｋ-1の範囲の比較的大きい熱膨張率を有している。従って、接続手段は熱膨張率における差分を補償調整できなければならない。何故ならば、補償調整ができなければ発光モジュールを何度もオン・オフした後に支持体が冷却体から剥がれる虞があるからである。
【００１７】
接続手段としての硬質金属はんだ又は例えば銀が混合されたエポキシは、通常の場合、支持体と冷却体との間での異なる熱膨張率に起因する応力を補償することができない。このために、例えば窒化バリウムが充填されている、比較的軟らかい接着剤、特にシリコーンをベースとする接着剤が必要である。しかしながらその種の接着剤は、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）のオーダの比較的低い熱伝導率しか有しておらず、更には２０μｍから６０μｍの間の比較的厚い層厚で塗布されている。従って、接続手段層の熱抵抗が高いことによって、発光モジュールの放熱能力は著しく低減されている。ここで説明する発光モジュールにおいては、接続手段を必要とせずに、回路基板を介して支持体を直接的に冷却体に押し付けることができることによって、冷却体と支持体との間の熱抵抗を低減することができ、また放熱能力を上昇させることができる。
【００１８】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、支持体下面及び回路基板下面は、製造公差の範囲において、それぞれ平坦に形成されており、且つ相互に平行に配向されている。
【００１９】
発光モジュールの少なくとも一つの実施形態によれば、支持体下面は支持体が取り付けられている開口部から突出している。突出部の長さは０μｍよりも大きい。有利には、突出部の長さは最大で１００μｍである。例えば、突出部の長さは１０μｍ以上１００μｍ以下、特に１０μｍ以上５０μｍ以下である。支持体下面は、発光モジュールが外部の冷却体に実装されていないときにのみ回路基板下面よりも張り出している。発光モジュールが冷却体に実装されている場合、回路基板下面及び支持体下面は有利には一つの共通の平面に延在しており、またこの平面には冷却体上面が位置していても良い。
【００２０】
オプトエレクトロニクス発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、５Ｎ以上１００Ｎ以下、特に１５Ｎ以上８０Ｎ以下又は４０Ｎ以上８０Ｎ以下の機械的な力でもって支持体を外部の冷却体に押し付けるように回路基板は構成されている。択一的又は付加的に、０．２ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下、有利には０．２５ＭＰａ以上５ＭＰａ以下の平均圧力でもって支持体下面を冷却体上面に押し付けるように回路基板は構成されている。
【００２１】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、発光モジュールが少なくとも二つの固定舌片を有している。固定舌片は回路基板上面から延びており、また上から見ると、回路基板における開口部を部分的に覆っている。固定舌片は有利には支持体上面と機械的及び／又は電気的に固定されて接続されている。固定舌片と支持体との間の接続は、発光モジュールの所定の用途において外れないように構成されている。
【００２２】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、固定舌片は支持体を外部の冷却体に押し付けるように構成されている。換言すれば、固定舌片は支持体下面に対して垂直な方向において支持体に力を及ぼす。
【００２３】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、固定舌片は回路基板とワンピースに構成されている。特に、回路基板に開口部を形成する際に、固定舌片を形成しており、且つ開口部内に突出している所定の材料領域は除去されていない。この場合、固定舌片は別個に製造されておらず、また事後的に回路基板に取り付けられるのでもなく、固定舌片は回路基板と一体的な構成部材である。即ち、固定舌片を開口部と同時に形成することができる。
【００２４】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、固定舌片は機械的に弾性に変形可能な材料を有しているか、又はその種の材料から成る。特に、固定舌片の材料は、発光モジュールが所定の用途で使用される温度範囲全体にわたり弾性に変形可能である。
【００２５】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、固定舌片は、支持体上面及び／又は支持体下面に対して垂直な方向において、５０ｋＮ／ｍ以上５ＭＮ／ｍ以下又は２５０ｋＮ／ｍ以上３ＭＮ／ｍ以下のばね定数を有している。換言すれば、固定舌片はばねストロークが比較的短い場合には大きい力を支持体に及ぼすことができる。
【００２６】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、固定舌片の内の少なくとも一つ又は全ての固定舌片が半導体チップから電気的に絶縁されている。この場合、支持体の電気的な接触接続は支持体の機械的な接触接続とは有利には分けられている。
【００２７】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、水平方向における回路基板と支持体との間の平均間隔は１５０μｍ以上７５０μｍ以下である。即ち、回路基板並びに支持体は水平方向において相互に比較的近傍に位置している。
【００２８】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、回路基板が水平方向において支持体を形状結合により包囲している。有利には、回路基板は水平方向において支持体の周囲を完全に形状結合により包囲している。
【００２９】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、回路基板の材料の熱膨張率と支持体の材料の熱膨張率は最大で係数４、有利には最大で係数３相互に異なっている。類似の熱膨張率によって発光モジュールの熱的な負荷を低減することができる。
【００３０】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、支持体の材料は４００Ｋの温度において、回路基板を機械的に担持している材料よりも脆性である。例えば、支持体はセラミック材料を有しているか、又はその種の材料から成る。セラミックは比較的高い煩雑度でしか機械的に処理することができない比較的脆性の材料である。回路基板を担持する脆性の比較的低い材料、有利には金属又は金属合金は比較的簡単に処理することができる。特に、支持体における手間よりも少ない手間で回路基板に固定装置を形成することができる。
【００３１】
発光モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、支持体下面が、最大で１０μｍ、特に最大で５μｍ又は最大で２μｍの平均粗さを有している。換言すれば支持体下面は比較的平坦である。平均粗さはＲaとも称される。
【００３２】
更に本発明は自動車用ヘッドライトに関する。自動車用ヘッドライトは、上記において一つ又は複数の実施の形態と関連させて説明したようなオプトエレクトロニクス発光モジュールを少なくとも一つ備えている。従って、自動車用ヘッドライトの特徴は本発明による発光モジュールについても開示されており、またその逆も当てはまる。
【００３３】
自動車用ヘッドライトの少なくとも一つの実施の形態においては、自動車用ヘッドライトが少なくとも一つの冷却体を含んでおり、発光モジュールはその冷却体の冷却体上面に固定されており、特に支持体下面は回路基板によって冷却体上面に押し付けられている。
【００３４】
以下では、本発明によるオプトエレクトロニクス発光モジュール並びに本発明による自動車用ヘッドライトを、図面を参照しながら実施例に基づき詳細に説明する。同一の参照番号は個々の図面における同一の構成要素を表している。しかしながら、それらは縮尺通りの関係を表しているのではなく、むしろより良い理解のために個々の構成要素を角に大きく示している場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの実施例の概略図を示す。
【図２】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの実施例の概略図を示す。
【図３】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの実施例の概略図を示す。
【図４】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの実施例の概略図を示す。
【図５】発光モジュールの一つの変形の形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１には発光モジュール１の一つの実施例が示されている。図１Ａには概略的な平面図が示されており、図１Ｂ並びに図１Ｃには概略的な斜視図が示されている。
【００３７】
回路基板３は開口部２を有している。開口部２には支持体が取り付けられている。支持体４の支持体上面４０にはオプトエレクトロニクス半導体チップ５が設けられている。支持体４と回路基板３との間の機械的な接続は固定舌片７によって確立されている。回路基板３の複数の導体路１０と支持体４との間の電気的な接続は複数の電気的なブリッジ９によって実現されており、このブリッジ９は注型材料によって注型されているボンディングワイヤを含む。発光モジュール１には属さない、図示していない外部の冷却体に発光モジュール１を固定するために、回路基板３は固定装置６を有しており、この固定装置６は例えばねじを案内するために使用することができ、このねじによって発光モジュール１を冷却体にねじ固定することができる。発光モジュール１の電気的な接触接続のために、回路基板３の角の領域にはそれぞれはんだパッド１１が配置されており、それらのはんだパッド１１が導体路１０と電気的に接続されている。
【００３８】
図１による回路基板３はプリントメタルコア基板である。固定舌片７は回路基板３の金属コアの材料から成る。即ち、固定舌片７は回路基板３と一体的に形成されている。固定舌片７は機械的に弾性であり、また発光モジュールを外部の冷却体に実装する際には変形する。それによって、機械的な力が支持体４に作用し、また支持体４が図示していない冷却体に押し付けられる。これを実現するために、支持体上面４０とは反対側に位置する支持体下面４５が、支持体上面４０に対して垂直な方向また支持体下面４５に対して垂直な方向において、回路基板下面３５よりも張り出している。
【００３９】
固定舌片７は半導体チップ５から電気的に絶縁されている。例えば、固定舌片７は支持体上面４０にはんだ付けされているか、接着されている。それとは異なり、電気的なブリッジ９の注型材料によって支持体４と回路基板３との間に機械的な接続部が実現されていることも考えられる。
【００４０】
支持体４は例えば窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムのようなセラミックを含んでいるか、又はその種のセラミックから成る。同様に、支持体４が窒化ケイ素又は炭化ケイ素を含んでいるか又はそれらから成るか、もしくは支持体４はケイ素又はゲルマニウムのような半導体材料から製造されていることも考えられる。支持体４が導電性材料を有している場合、有利には支持体４に少なくとも部分的に薄いパッシベーション層が設けられており、その種のパッシベーション層は無視できる程度の熱抵抗しか有していない窒化ケイ素から成る。
【００４１】
支持体４の水平方向の寸法は、発光モジュール１が複数の半導体チップ５を含む場合には、例えば３ｍｍ×５ｍｍ以上５ｍｍ×８ｍｍ以下であるか、又は、発光モジュールが図１に示されている実施例とは異なり只１つの半導体チップ５しか含んでいない場合には、１ｍｍ×４ｍｍ以上３ｍｍ×５ｍｍ以下である。例えば、発光モジュール１の所定の動作時に、半導体チップ５毎に少なくとも３Ｗの廃熱が生じる。この廃熱を効率的に排出するために、発光モジュール１の熱抵抗は、半導体チップ５の放射生成活性層から支持体下面４５までで概算して、最大で２．０Ｋ／Ｗ又は最大で１．５Ｋ／Ｗである。
【００４２】
固定舌片７は例えば０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲で開口部２に伸長している。固定舌片７の厚さは例えば０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。図１による固定舌片７を形成している回路基板３のコア材料は例えばアルミニウム又は銅である。
【００４３】
図１に示されている実施例とは異なり、電気的なブリッジ９がボンディングワイヤである代わりに、又はボンディングワイヤに付加的に、回路基板上面３０並びに支持体上面４０に被着される誘電性層と導電性層から成る積層体を含むことができるか、そのような積層体から成る。オプションとして、半導体チップ５の後段に放射透過性のカバー１３、特に透明なカバー１３が配置されている。カバー１３の後段には放射方向に沿って有利には別の光学系（図示せず）が配置されている。
【００４４】
発光モジュール１の別の実施例が図２Ａにおいて平面図で示されており、図２Ｂにおいて斜視断面図で示されており、また図２Ｃにおいて斜視図で示されている。
【００４５】
図２による回路基板３も同様にメタルコア基板である。全部で三つの固定舌片７ａ，７ｂは回路基板３のエポキシベースの材料、特にＦＲ４から形成されており、この材料は回路基板３の金属コアを覆い、またこの材料に導体路１０が被着されるか、又は構造化されている。固定舌片７ａ，７ｂは導体路を用いて支持体上面４０にはんだ付けされている。更に、二つの固定舌片７ａは電気的なスルーコンタクトを有しており、このスルーコンタクトは回路基板上面４０を回路基板下面４５に接続する。従って、固定舌片７ａは機械的な接続の他に、支持体４の電気的な接触接続も付加的に行い、これはオプトエレクトロニクス半導体チップ５の電気的な接触接続も伴う。
【００４６】
図１による実施例と同様に、半導体チップ５は電気的に直列に接続されているので、支持体４を接触接続するためには、固定舌片７ｂを用いることにより、全部で二つの電気的なコンタクトしか設けられていない。全部で三つの固定舌片７ａ，７ｂによって、回路基板３における支持体４の三点載置が行なわれ、それにより支持体４の非常に安定した保持を実現することができ、また固定舌片７ａ，７ｂに力を均等に分配することができる。図示されている実施例とは異なり、三つより多い固定舌片を設けることもでき、これは他の全ての実施例においても当てはまる。同様に、オプションとして半導体チップ５を電気的に並列に接続すること、及び／又は、個別に制御すること、もしくはグループにまとめて制御することもでき、これは他の全ての実施例においても当てはまる。
【００４７】
図３には発光モジュール１の別の実施例が斜視図で示されている。回路基板３は射出成形された回路支持体、略してＭＩＤであり、水平方向において支持体４の周囲を完全に形状結合により包囲している。回路基板３における開口部２は半導体チップ５を備えている支持体４によって完全に塞がれている。図３による実施例においても、支持体４は回路基板３よりも張り出しており、有利には、図示していない回路基板下面３５よりも張り出している。
【００４８】
回路基板３には導体路１０並びにはんだパッド１１がモノリシックに集積されている。電気的なブリッジ９はボンディングワイヤによって形成されている。これとは異なり、電気的なブリッジ９を、回路基板上面３０並びに支持体上面４０に直接的に被着させることができる、一貫した導電層によって形成することができる。
【００４９】
図４Ａには、この図４Ａには図示していない冷却体に実装する前の発光モジュール１の別の実施例が示されている。図４Ａによれば、固定舌片７が回路基板３とは別個に製造されており、例えば支持体４にも回路基板３にもはんだ付けされている。支持体４の電気的な接触接続を同様に固定舌片７によって行なうことができる。
【００５０】
支持体４は例えば２００μｍ以上１ｍｍ以下、特に３００μｍ以上７００μｍ以下の厚さＤを有しており、水平方向における支持体４と回路基板３との間の平均距離ｄは例えば約２００μｍである。支持体下面４５が回路基板下面３５よりも張り出している部分Ｌの長さは有利には１０μｍ以上５０μｍ以下であり、これは他の全ての実施例においても当てはまる。
【００５１】
図４Ｂにおいては、発光モジュール１が、その発光モジュール１には属しておらず、例えば自動車用ヘッドライト内に設けられているような冷却体８に実装されていることが見て取れる。
【００５２】
回路基板下面３５も支持体下面４５も、冷却体８の平坦な冷却体上面８０に平坦に載置されている。換言すれば、図４Ｂによれば発光モジュール１は固定装置６によって冷却体８に押し付けられているので、前述の張り出している部分Ｌの長さは０である。
【００５３】
冷却体８への押し付け時に固定舌片７は弾性に変形し、それにより支持体４は冷却体上面８０に平坦に押し付けられている。このことは、張り出している部分Ｌ（図４Ａを参照されたい）によって、即ち固定舌片７のバイアスによって実現することができる。このバイアスは発光モジュール１を冷却体８に実装する際に、冷却体８への支持体４の機械的な押圧力に変換される。
【００５４】
支持体下面４５は可能な限り平滑に実施されており、また僅かな平均粗さ、例えば１０μｍよりも小さい平均粗さしか有していない。このことは冷却体上面８０にも当てはまる。冷却体上面８０と支持体下面４５との間には、はんだ又は接着剤のような接続手段は設けられていない。冷却体上面８０と支持体下面４５は相互に直接的に接している。
【００５５】
発光モジュールの一つの変形の形態が、図５Ａにおいて平面図で示されており、また図５Ｂにおいては斜視図で示されている。半導体チップ５を備えている支持体４は回路基板３の開口部２’において、接続手段層１２を用いて回路基板上面３０に接着されている。開口部２’は比較的厚い金属コアを含んでいる回路基板３を完全には貫通していないので、それにより支持体４が取り付けられている一種の凹部が形成されている。支持体４と回路基板３との間の機械的な接続は実質的に接続手段層１２のみを介して行われる。接続手段層１２は回路基板３と支持体４との間に位置しているので、熱抵抗は図１から図４による実施例に比べて上昇している。
【００５６】
上記において説明した本発明は、実施例に基づいた説明によって制限されるものではない。むしろ本発明は新規の特徴、並びに、とりわけ特許請求の範囲に記載されている複数の特徴の組み合わせを内容とする、複数の特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、このことはその特徴又はその組み合わせ自体が明示的に特許請求の範囲又は実施例に記載されていない場合にも当てはまる。
【００５７】
本願は、ドイツ連邦共和国特許出願第10 2010 033 093.0号の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照により本願に含まれるものとする。
【図１Ａ）】
2013532894.tif 000003
【図１Ｂ）】
2013532894.tif 000004
【図１Ｃ）】
2013532894.tif 000005
【図２Ａ）】
2013532894.tif 000006
【図２Ｂ）】
2013532894.tif 000007
【図２Ｃ）】
2013532894.tif 000008
【図３】
2013532894.tif 000009
【図４Ａ）】
2013532894.tif 000010
【図４Ｂ）】
2013532894.tif 000011
【図５Ａ）】
2013532894.tif 000012
【図５Ｂ）】
2013532894.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス発光モジュール（１）において
完全に貫通している開口部（２）を備えている回路基板（３）と、
前記開口部（２）に取り付けられている支持体（４）と、
少なくとも一つのオプトエレクトロニクス半導体チップ（５）とを有しており、
前記回路基板（３）は前記発光モジュール（１）を外部の冷却体に機械的に固定するための少なくとも一つの固定装置（６）を含んでおり、
前記オプトエレクトロニクス半導体チップ（５）は、前記支持体（４）の支持体上面（４０）に取り付けられており、且つ、前記支持体（４）を介して前記回路基板（３）と電気的に接続されており、
前記回路基板（３）は前記支持体（４）と機械的に固定されて接続されており、
前記回路基板（３）は機械的な力を前記支持体（４）に及ぼし、且つ、前記支持体（４）を前記外部の冷却体に押し付けるよう構成されており、
前記支持体（４）は支持体下面（４５）を用いて前記外部の冷却体に平坦に載置されるよう構成されており、
前記支持体下面（４５）及び回路基板下面（３５）は平坦に形成されており、且つ相互に平行に配向されており、
前記支持体下面（４５）は前記開口部（２）を貫通して、最大で１００μｍの長さ（Ｌ）だけ前記回路基板下面（３５）よりも張り出しており、
前記発光モジュール（１）は単一の関連付けられたユニットとして取り扱い可能であることを特徴とする、オプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項２】
前記回路基板（３）は前記支持体（４）と機械的に固定されて接続されており、前記発光モジュール（１）の所定の用途においては、前記回路基板（３）は前記支持体（４）からは分離されない、又は、前記支持体（４）は前記回路基板（３）からは分離されない、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項３】
前記回路基板（３）は、５Ｎ以上１００Ｎ以下の機械的な力でもって、及び／又は、０．２ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の平均圧力でもって、前記支持体（４）を前記外部の冷却体に押し付けるよう構成されている、請求項１又は２に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項４】
前記オプトエレクトロニクス発光モジュール（１）は少なくとも二つの固定舌片（７）を有しており、
前記固定舌片（７）は、前記回路基板（３）の回路基板上面（３０）から延びており、前記開口部（２）を部分的に覆い、且つ、前記支持体上面（４０）と機械的及び／又は電気的に固定されて接続されており、
前記固定舌片（７）は前記支持体（４）を前記外部の冷却体に押し付けるよう構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項５】
前記固定舌片（７）は前記回路基板（３）と一体的に形成されている、請求項４に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項６】
前記固定舌片（７）は弾性に変形可能な材料を有しているか、又は弾性に変形可能な材料から成るものであり、
前記固定舌片（７）は前記支持体上面（４０）に対して垂直な方向において５０ｋＮ／ｍ以上５ＭＮ／ｍ以下のばね定数を有している、請求項４又は５に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項７】
前記固定舌片（７）の内の少なくとも一つ又は全ての固定舌片（７）は前記半導体チップ（５）から電気的に絶縁されている、請求項４乃至６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項８】
前記回路基板（３）は水平方向において、前記支持体（４）に対して１５０μｍ以上７５０μｍ以下の平均間隔（ｄ）を有している、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項９】
前記回路基板（３）は射出成形された回路支持体であり、水平方向において前記支持体（４）の周囲を形状結合により包囲している、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項１０】
前記回路基板（３）の材料の熱膨張率は、前記支持体（４）の材料の熱膨張率とは最大で係数４異なる、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項１１】
前記支持体（４）の材料は４００Ｋの温度において、前記回路基板（３）を機械的に担持している材料よりも脆性である、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項１２】
前記支持体（４）はセラミック又は半導体材料を有しているか、もしくは、セラミック又は半導体材料から成るものであり、
前記支持体（４）の厚さ（Ｄ）は２００μｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項１３】
前記支持体下面（４５）は最大で１０μｍの平均粗さを有している、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載されている、少なくとも一つのオプトエレクトロニクス発光モジュール（１）と、少なくとも一つの冷却体（８）とを備えており、前記発光モジュール（１）は冷却体上面（８０）に固定されていることを特徴とする、自動車用ヘッドライト。
【請求項１５】
前記支持体（４）は前記回路基板（３）を介して前記冷却体（８）に押し付けられており、
前記回路基板（３）は前記固定装置（６）を介して、直接的に前記冷却体（８）に固定されて実装されており、前記支持体（４）は前記回路基板（３）を介して間接的にのみ実装されており、
前記発光モジュール（１）は、前記支持体（４）を直接的に前記冷却体（８）に機械的に固定して接続するために構成されている固定手段又は接続手段を有していない、請求項１４に記載の自動車用ヘッドライト。
【国際調査報告】
2013532894.tif 000014
2013532894.tif 000015
2013532894.tif 000016
2013532894.tif 000017