BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Bauelement.

Dieses lichtemittierende Bauelement ist so ausgestaltet, dass es mittels Chip-on-Bord-Technologie montiert werden kann.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 114 287.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Für die Chip-on-Bord-Technologie geeignete Bauelemente sind so ausgestaltet, dass sie mithilfe eines Befestigungsmittels auf einem darunterliegenden Körper montiert werden können.

Die elektrische Kontaktierung von Kontaktflächen der Bauelemente erfolgt dabei über das Anpressen von Kontaktflächen des Bauelements an Kontaktflächen des darunterliegenden Körpers, durch entsprechende Kontaktstellen innerhalb des Haltemit- tels, oder durch Verlöten der befestigten oder montierten Bauelemente .

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes lichtemittierendes Bauelement, das für die Chip-on-Board- Technologie geeignet ist, bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mit dem lichtemittierenden Bauelement des Anspruchs 1 gelöst. Ein lichtemittierendes Bauelement weist ein Substrat, einen lichtemittierenden Halbleiterchip und eine erste Kabelklemme auf. Der lichtemittierende Halbleiterchip ist dabei auf dem Substrat angeordnet. Das Substrat ist teilweise wärmeleitfä- hig und eingerichtet, Wärme, die beim Betrieb des lichtemit- tierenden Halbleiterchips entsteht, durch das Substrat in ei ^¬ nen darunterliegenden Körper abzuleiten. Mittels Haltemittel kann das lichtemittierende Bauelement auf dem darunterliegen- den Körper montiert werden. Der darunterliegende Körper kann beispielsweise als Kühlkörper ausgebildet sein, um die beim Betrieb des lichtemittierenden Chips entstehende Wärme beson ^¬ ders gut aufzunehmen. Darüber hinaus weist das lichtemittie- rende Bauelement eine erste Kabelklemme auf, die mit einer ersten Kontaktstelle des lichtemittierenden Halbleiterchips elektrisch leitfähig verbunden ist. Die erste Kabelklemme ist eingerichtet, einen elektrischen Anschluss des lichtemittie ^¬ renden Bauelementes herzustellen, indem eine elektrische Lei- tung, beispielsweise ein Anschlusskabel oder ein Anschluss ^¬ draht, in die erste Kabelklemme eingesteckt wird. Das Sub ^¬ strat kann dabei als Alanod, als Keramik oder als Saphirkris ^¬ tall ausgeführt sein, es sind aber auch andere Substrat- Materialien denkbar.

Vorteilhafterweise lässt sich ein solches lichtemittierendes Bauelement einfach auf einem darunterliegenden Körper montieren und einfach elektrisch kontaktieren. In einer Ausführungsform weist das lichtemittierende Bauele ^¬ ment eine zweite Kabelklemme auf, die mit einer zweiten Kon- taktierungsstelle des lichtemittierenden Halbleiterchips elektrisch leitfähig verbunden ist. Die zweite Kabelklemme ist ebenfalls eingerichtet, einen elektrischen Anschluss des lichtemittierenden Bauelementes herzustellen, indem eine elektrische Leitung, beispielsweise ein Anschlusskabel oder ein Anschlussdraht, in die zweite Kabelklemme eingesteckt wird . Durch die zweite Kabelklemme ist es möglich, sowohl den Plus- als auch den Minuspol des lichtemittierenden Halbleiterchips mittels elektrischer Leitung, beispielsweise mittels An ^¬ schlusskabel oder Anschlussdraht, elektrisch leitfähig zu kontaktieren. Dadurch ist keine elektrische Leitfähigkeit des Substrates notwendig, die ansonsten die elektrische Kontak- tierung der zweiten Kontaktstelle des lichtemittierenden Halbleiterchips übernehmen müsste. In einer Ausführungsform ist eine Kabelklemme ein SMD- Bauelement, also ein Bauelement, das auf eine Oberfläche auf ^¬ gesetzt und dort verlötet werden kann.

Vorteilhafterweise können die Kabelklemmen als SMD-Bauteile ausgeführt sein, um eine besonders einfache Bestückung der lichtemittierenden Bauelemente mit den Kabelklemmen zu erzielen. Dadurch können die Produktionsabläufe bei der Herstel ^¬ lung des lichtemittierenden Bauelements vereinfacht werden.

In einer Ausführungsform ist eine Kabelklemme direkt auf dem Substrat angebracht.

In einer Ausführungsform weist das Substrat mindestens ein Durchgangsloch auf, wobei das Durchgangsloch geeignet ist, das Substrat auf einem darunter angebrachten Körper zu befestigen. Dies kann durch geeignete Befestigungsmittel, bei ^¬ spielsweise eine Schraube, erfolgen. Durch das direkte Ver- schrauben des lichtemittierenden Bauelementes mit einem darunterliegenden Körper kann eine besonders einfache Montage des lichtemittierenden Bauelements erreicht werden.

In einer Ausführungsform weist das lichtemittierende Bauele ^¬ ment eine Leiterplatte auf. Die Leiterplatte weist eine

Durchgangsöffnung auf, wobei die Abmessungen der Durchgangsöffnung den Abmessungen des Substrates entsprechen. Das Substrat ist in der Durchgangsöffnung der Leiterplatte ange ^¬ bracht, die Kabelklemmen sind auf der Leiterplatte ange ^¬ bracht. Durch das Anbringen der Kabelklemmen auf der Leiterplatte kann ein kleineres Substrat verwendet werden. Das Ma ^¬ terial des Substrates, also eine Keramik, ein Alanot oder ein Saphirkristall ist teurer als das Material der Leiterplatte, die eine gedruckte Schaltung (PCB) , bestehend aus einem flammhemmenden Material sein kann. Dadurch können Kosteneinsparungen bei der Herstellung des lichtemittierenden Bauelementes erzielt werden. In einer Ausführungsform weist die Leiterplatte ein Durchgangsloch auf, mit der das lichtemittierende Bauelement auf einem darunterliegenden Körper befestigt werden kann. Dies kann beispielsweise durch eine Verschraubung erfolgen.

Vorteilhafterweise lässt sich somit eine besonders einfache Montage des lichtemittierenden Bauelements erzielen.

In einer Ausführungsform weist das Substrat mehrere licht ^¬ emittierende Halbleiterchips auf. Mindestens ein elektrischer Anschluss eines Halbleiterchips ist mit mindestens einer Ka ^¬ belklemme elektrisch leitfähig verbunden. Durch die Verwendung von mehreren Halbleiterchips auf dem Substrat können lichtemittierende Bauelemente mit größerer Abstrahlleistung ermöglicht werden.

In einer Ausführungsform ist eine Kabelklemme eine Federklemme. Federklemmen sind gut geeignet, elektrische Leitungen, beispielsweise Anschlusskabel oder Anschlussdrähte, durch Einstecken aufzunehmen (sogenanntes Anklemmen) , oder durch Betätigen der Feder und Abziehen des Kabels oder des Drahtes wieder von der Stromversorgung zu trennen (sogenanntes Abklemmen) . Durch die Verwendung einer Federklemme wird also ein Bauelement ermöglicht, das sich einfach an- und abklemmen lässt .

In einer Ausführungsform ist eine Kabelklemme eine Schneid ^¬ klemme. Schneidklemmen sind eingerichtet, ein Kabel oder ei ^¬ nen Draht aufzunehmen und eine elektrische Kontaktierung herzustellen, obwohl der Draht oder das Kabel vor dem Einstecken in die Kabelklemme nicht abisoliert wurde. Dadurch kann der Arbeitsprozess des Anklemmens des lichtemittierenden Bauele ^¬ ments vereinfacht werden, allerdings lassen sich mittels Schneidklemmen kontaktierte lichtemittierende Bauelemente nicht mehr so einfach abklemmen, wie es bei einer Federklemme der Fall wäre. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstel lung

Fig. 1 ein lichtemittierendes Bauelement;

Fig. 2 ein auf einem darunterliegenden Körper befestigtes lichtemittierendes Bauelement;

Fig. 3 ein lichtemittierendes Bauelement mit zwei Kabelklem ^¬ men;

Fig. 4 ein lichtemittierendes Bauelement mit Durchgangslö ^¬ chern, geeignet für eine Verschraubung;

Fig. 5 ein lichtemittierendes Bauelement mit einer Leiter ^¬ platte ;

Fig. 6 ein weiteres lichtemittierendes Bauelement mit einer Leiterplatte; und

Fig. 7 ein lichtemittierendes Bauelement mit mehreren Halb ^¬ leiterchips .

Fig. 1 zeigt ein lichtemittierendes Bauelement 100 mit einem lichtemittierenden Halbleiterchip 110 und einem Substrat 120 Der lichtemittierende Halbleiterchip 110 ist dabei auf dem rechteckigen Substrat 120 angeordnet. Das Material des Sub ^¬ strates 120 kann dabei ein Alanod, eine Keramik oder ein Sa ^¬ phirkristall sein. Diese Materialien weisen gute optische un thermische Eigenschaften auf. Gute thermische Eigenschaften bedeutet dabei, dass das Substrat 120 eine gute Wärmeleitfä- higkeit aufweist, um die beim Betrieb des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 entstehende Wärme aus dem lichtemittie ^¬ renden Halbleiterchip 110 abzuleiten. Gute optische Eigenschaften bedeutet, dass das Substrat 120 eine definierte Re- flexion aufweist, wodurch die Lichtausbeute des lichtemittie ^¬ renden Bauelements 100 verbessert wird. Das lichtemittierende Bauelement 100 weist zusätzlich eine erste Kabelklemme 130 auf. Diese erste Kabelklemme 130 ist auf dem Substrat 120 an ^¬ geordnet. Eine erste Kontaktierungsstelle 131 der ersten Ka ^¬ beiklemme 130 ist mit einem Bonddraht 140 mit einer ersten Kontaktierungsstelle 111 des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 verbunden. Der lichtemittierende Halbleiterchip 110 kann über den Bonddraht 140 und die erste Kabelklemme 130 elektrisch kontaktiert werden, indem eine elektrische Lei- tung, beispielsweise ein Anschlusskabel oder ein Anschluss ^¬ draht, in die ersten Kabelklemme 130 eingesteckt wird. Eine zweite elektrische Kontaktierungsstelle des lichtemittieren ^¬ den Halbleiterchips befindet sich auf der Unterseite des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 und ist damit dem Sub- strat 120 zugewandt. Die elektrische Kontaktierung dieser zweiten elektrischen Kontaktierungsstelle erfolgt über das Substrat 120.

Fig. 2 zeigt, wie das lichtemittierende Bauelement 100 aus der Fig. 1 auf einem darunterliegenden Körper 200 angebracht werden kann. Das lichtemittierende Bauelement 100 weist wie ^¬ der einen lichtemittierenden Halbleiterchip 110 mit einer ersten Kontaktierungsstelle 111, ein Substrat 120 und eine erste Kabelklemme 130 auf. Eine Kontaktierungsstelle 131 der ersten Kabelklemme 130 ist mit einem Bonddraht 140 mit dem lichtemittierenden Halbleiterchip 110 verbunden. An zwei gegenüberliegenden Ecken des Substrates 120 befinden sich zwei Haltemittel 210. Die Haltemittel 210 sind jeweils mit einer Schraube 220 mit dem Körper 200 verschraubt und so ausgestal- tet, dass die Haltemittel 210 das Substrat 120 des lichtemit ^¬ tierenden Bauelements 100 auf dem Körper 200 fixieren. Die Haltemittel können beispielsweise aus Kunststoff bestehen, es ist aber für den Fachmann im Rahmen des fachmännischen Handelns möglich, Haltemittel 210 auch aus anderen Materialien vorzusehen. Ebenso ist eine andere Form der Haltemittel 210 für den Fachmann naheliegend. Der unter dem lichtemittieren- den Bauelement 100 liegende Körper 200 kann beispielsweise als Kühlkörper ausgestaltet sein, um eine größere Wärmesenke für das Gesamtsystem aus lichtemittierendem Bauelement 100 und Körper 200 zu bilden. Dadurch kann die Wärme, die beim Betrieb des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 entsteht, über das Substrat 120 in den Körper 200 abfließen, sodass der lichtemittierende Halbleiterchip 110 nicht überhitzt.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines licht ^¬ emittierenden Bauelements 100. Ein lichtemittierender Halb- leiterchip 110 ist auf einem Substrat 120 angebracht. Auf dem Substrat 120 befindet sich eine erste Kabelklemme 130 und ei ^¬ ne zweite Kabelklemme 132. Die erste Kabelklemme 130 weist eine erste Kontaktierungsstelle 131 auf, die mit einem Bond ^¬ draht 140 mit einer ersten Kontaktierungsstelle 111 des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 verbunden ist. Die zweite Kabelklemme 132 weist eine zweite Kontaktierungsstelle 133 auf, die mit einem Bonddraht 140 mit einer zweiten Kon ^¬ taktierungsstelle 112 des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 verbunden ist. Die beiden Kabelklemmen 130, 132 sind ein- gerichtet, eine elektrische Leitung, beispielsweise ein An ^¬ schlusskabel oder einen Anschlussdraht, aufzunehmen, wodurch eine elektrische Kontaktierung des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 gewährleistet ist. Zur Montage des lichtemit ^¬ tierenden Bauelements 100 können wieder Halteelemente 110 analog zur Fig. 2 verwendet werden. In diesem Ausführungsbei ^¬ spiel erfolgt keine elektrische Kontaktierung des lichtemit ^¬ tierenden Halbleiterchips 110 über das Substrat 120, sodass das Substrat 120 keine elektrische Leitfähigkeit aufweisen muss .

In einem Ausführungsbeispiel ist eine der Kabelklemmen 130, 132 ein SMD-Bauteil. Mittels eines geeigneten Metallbereichs, der als elektrische Kontaktierungsstelle 131 oder 133 ausge ^¬ bildet sein kann, können SMD-Kabelklemmen 130, 132 leicht mit dem Substrat 120 verlötet werden. In einem Ausführungsbeispiel ist mindestens eine Kabelklemme 130, 132 auf dem Substrat 120 angebracht.

Fig. 4 zeigt ein lichtemittierendes Bauelement 100, das im Wesentlichen dem lichtemittierenden Bauelement 100 der Fig. 3 entspricht. Zusätzlich weist das Substrat 120 zwei Durch ^¬ gangslöcher 121 auf, wobei die Durchgangslöcher 121 als

Durchbohrung des Substrates 120 ausgestaltet sein können. Mittels der Durchgangslöcher 121 ist es möglich, das Substrat 120 direkt auf einen darunterliegenden Körper zu befestigen. Diese Befestigung kann beispielsweise durch eine Schraubverbindung erfolgen, es sind für den Fachmann aber auch andere Befestigungsmöglichkeiten denkbar .

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines licht- emittierenden Bauelementes 100. Ein lichtemittierender Halbleiterchip 110 ist auf einem rechteckigen Substrat 120 angebracht. Das rechteckige Substrat 120 ist passgenau in eine Leiterplatte 150 eingepasst, wobei die Leiterplatte 150 eine Durchgangsöffnung aufweist, die vom Substrat 120 ausgefüllt wird. Die Unterseite des Substrates 120 und die Unterseite der Leiterplatte 150, also jeweils die Seite, die dem licht ^¬ emittierenden Chip 110 gegenüberliegt, sind dabei auf einer Ebene angeordnet. Außerdem weist das lichtemittierende Bau ^¬ element 100 eine erste Kabelklemme 130 auf, die auf der Lei- terplatte 150 angeordnet ist. Eine erste Kontaktierungsstelle 131 der ersten Kabelklemme 130 ist mit einem Bonddraht 140 mit einer ersten Kontaktierungsstelle 111 des lichtemittie ^¬ renden Halbleiterchips 110 elektrisch leitfähig verbunden. Eine zweite elektrische Kontaktierungsstelle des lichtemit- tierenden Halbleiterchips 110 befindet sich auf der Untersei ^¬ te des lichtemittierenden Halbleiterchips 110, angrenzend an das Substrat 120, wobei das Substrat 120 elektrisch und ther- misch leitfähig ist. Dadurch kann eine elektrische Kontaktie- rung des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 über das Sub ^¬ strat 120 erfolgen, andererseits kann die beim Betrieb des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 entstehende Wärme über das Substrat 120 auf einen unter das lichtemittierende Bau ^¬ element 100 angeordneten Körper abgeleitet werden. Befestigt werden kann das lichtemittierende Bauelement 100 der Fig. 5 wieder analog zu den Befestigungsmöglichkeiten, die in Fig. 2 gezeigt sind.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines licht ^¬ emittierenden Bauelements 100, das im Wesentlichen dem lichtemittierenden Bauelement 100 der Fig. 5 entspricht. Zusätzlich zum Bauelement 100 und den Einzelheiten der Fig. 5 weist das lichtemittierende Bauelement 100 der Fig. 6 eine zweite Kabelklemme 132 auf, wobei eine zweite Kontaktierungsstelle 133 der zweiten Kabelklemme 132 mit einem Bonddraht 140 mit einer zweiten Kontaktierungsstelle 112 des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 verbunden ist. Die zweite Kabelklemme 132 ist dabei auch auf der Leiterplatte 150 angeordnet. Zusätz ^¬ lich weist die Leiterplatte 150 zwei Durchgangslöcher auf 151, wobei die Durchgangslöcher 151 geeignet sind, das licht ^¬ emittierende Bauelement 100 auf einem darunterliegenden Kör ^¬ per zu befestigen, beispielsweise zu verschrauben . Die Kabel- klemmen 130, 132 sind wiederum eingerichtet, eine elektrische Leitung, beispielsweise ein Anschlusskabel oder einen An ^¬ schlussdraht, für den lichtemittierenden Halbleiterchip 110 durch Einstecken aufzunehmen und so den lichtemittierenden Halbleiterchip 110 elektrisch zu kontaktieren.

In einem Ausführungsbeispiel weist das lichtemittierende Bau ^¬ element 100 der Fig. 6 nur die zweite Kabelklemme 132 auf, nicht jedoch die Durchgangslöcher 151. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das lichtemittie ^¬ rende Bauelement 100 der Fig. 6 nur die Durchgangslöcher 151, nicht jedoch die zweite Kabelklemme 132 auf. Fig. 7 zeigt ein lichtemittierendes Bauelement 100 mit drei lichtemittierenden Halbleiterchips 110. Die drei lichtemit ^¬ tierenden Halbleiterchips 110 sind auf einem Substrat 120 an- geordnet. Eine erste Kabelklemme 130 ist ebenfalls auf dem Substrat 120 angeordnet, eine erste Kontaktierungsstelle 131 der ersten Kabelklemme 130 ist mit drei Bonddrähten 140 mit je einer ersten Kontaktierungsstelle 111 der drei lichtemit ^¬ tierenden Halbleiterchips 110 elektrisch leitfähig verbunden. Die erste Kabelklemme 130 ist wieder eingerichtet, eine elektrische Leitung, beispielsweise ein Anschlusskabel oder einen Anschlussdraht, durch Einstecken aufzunehmen, und so die drei lichtemittierenden Halbleiterchips 110 elektrisch leitfähig zu kontaktieren. Das lichtemittierende Bauelement 100 kann wieder mit Haltemitteln analog zur Fig. 2 auf einem darunterliegenden Körper befestigt werden. Ebenso ist es denkbar, das lichtemittierende Bauelement 100 mit einer der in den Figuren 3 bis 6 beschriebenen Techniken weiter zu verbessern. Es ist ebenfalls denkbar, zwei lichtemittierende Halbleiterchips 110 oder mehr als drei lichtemittierende Halbleiterchips 110 auf dem Substrat 120 anzuordnen.

In einem Ausführungsbeispiel, bei dem das lichtemittierende Bauelement 100 mehrere lichtemittierende Halbleiterchips 110 aufweist, ist für jeden lichtemittierenden Halbleiterchip 110 eine erste Kabelklemme 130 vorgesehen. Ebenso kann es denkbar sein, für jeden lichtemittierenden Halbleiterchip 110 eine zweite Kabelklemme 132 vorzusehen. Dadurch können die lichtemittierenden Halbleiterchips 110 individuell kontaktiert werden. Eine weitere Möglichkeit der elektrischen Kontaktie- rung der lichtemittierenden Halbleiterchips 110 ist das di ^¬ rekte Bonden von Chip 110 zu Chip 110, also die Schaffung einer elektrischen Verbindung von einem Chip 110 zum nächsten, wobei nur der erste und der letzte Chip 110 in dieser Reihen- Schaltung mit jeweils einer Kabelklemme 130, 132 verbunden sind. Auch weitere Verbindungsmöglichkeiten, insbesondere Kombinationen aus Parallel- und Reihenschaltungen der licht- emittierenden Halbleiterchips 110, sind für den Fachmann aus ^¬ führbar, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

In einem Ausführungsbeispiel ist eine Kabelklemme 130, 132 eine Federklemme, die ein einfaches An- und Abklemmen des lichtemittierenden Bauelements 100 erleichtert.

In einem Ausführungsbeispiel ist eine Kabelklemme 130, 132 eine Schneidklemme, mit der eine sichere elektrische Kontak- tierung des lichtemittierenden Halbleiterchips ohne vorheriges Abisolieren der elektrischen Leitung, beispielsweise des Anschlusskabels oder des Anschlussdrahtes, hergestellt werden kann .

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge ^¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Lichtemittierendes Bauelement

110 Lichtemittierender Halbie terchip

111 Erste Kontaktrerungsstelle

112 Zweite Kontaktrerungsstelle

120 Substrat

121 Durchgangsloch

130 Erste Kabelklemme

131 Erste Kontaktrerungsstelle

132 Zweite Kabelklemme

133 Zweite Kontaktrerungsstelle

140 Bonddraht

150 Leiterplatte

151 Durchgangsloch

200 Körper

210 Haltemittel

220 Schraube