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DE102007002916A1 - Hochleistungs-LED-Chip-Gehäusestruktur und deren Herstellungsverfahren - Google Patents

Hochleistungs-LED-Chip-Gehäusestruktur und deren Herstellungsverfahren Download PDF

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DE102007002916A1
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DE
Germany
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electrodes
heat sink
base
led chip
sink seat
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Withdrawn
Application number
DE102007002916A
Other languages
English (en)
Inventor
Cheng Zhonghe Lin
Hua-Hsin Ping-Chen Su
Masami Zhonghe Nei
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
High Power Lighting Corp
Original Assignee
High Power Lighting Corp
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Publication date
Application filed by High Power Lighting Corp filed Critical High Power Lighting Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/85Packages
    • H10H20/8506Containers
    • H10W72/01515
    • H10W72/075
    • H10W72/5522
    • H10W74/00
    • H10W90/756

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  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Hochleistungs-LED-Chip-Gehäusestruktur und deren Herstellungsverfahren, wobei die Gehäusestruktur hauptsächlich eine Basis aufweist, die aus einem metallischen Material und einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, die zu einem einzigen Gegenstand integriert zusammengebaut sind. Das metallische Material bildet einen Wärmesenkensitz in der Mitte der Basis aus, der von der oberen Fläche der Basis und von der unteren Fläche oder von einer Seitenfläche der Basis her freigelegt ist. Das metallische Material bildet ferner eine Mehrzahl von Elektroden aus, die den Wärmesenkensitz umgeben und von der oberen Fläche der Basis und von der unteren Fläche oder einer Seitenfläche der Basis her freigelegt sind. Das elektrisch isolierende Material ist zwischen den Elektroden und dem Wärmesenkensitz eingefügt, so dass diese miteinander verklebt sind und der Wärmesenkensitz und die Elektroden und jede der Elektroden elektrisch isoliert sind. Die Gehäusestruktur erzielt eine ausgezeichnete Wärmeableitungseffizienz durch Trennen des Elektrizitäts- und des Wärmeableitungsweges, und zum anderen ist sie anwendbar in der Massenproduktion bei erheblich geringeren Produktionskosten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Leuchtdioden und insbesondere eine Gehäusestruktur für einen Hochleistungs-Leuchtdioden-Chip und ein zugehöriges Herstellungsverfahren davon.
  • Energische Forschungsaktivitäten sind in den letzten Jahren auf Hochleistungs-Leuchtdioden (LEDs) in den entsprechenden Industrien konzentriert worden. Einer der wichtigsten Gesichtspunkte für die Unterbringung eines Hochleistungs-LED-Chips handelt von der angemessenen Handhabung der hohen Temperatur und der Wärme, die durch den Hochleistungs-LED-Chip erzeugt werden, so dass die Funktionalität, die Leistungsfähigkeit und die operative Lebensdauer des LED-Chips nicht gefährdet sind.
  • 1a ist eine schematische Schnittansicht, die eine herkömmliche Gehäusestruktur eines LED-Chips zeigt. Wie dargestellt ist, ist der LED-Chip (oder ein LED-Baustein, wie ihn einige Leute nennen) 16 oben auf einem aus Bismaleimid-Triazin (BT) Harz hergestellten Substrat 19 positioniert. Die Elektroden (nicht gezeigt) des LED-Chips 16 sind durch Bonddrähte (einige Leute bezeichnen diese als Golddrähte) 13 mit der Kupferfolie 15 verbunden, die vorher auf dem Substrat 19 zum Bilden einer elektrischen Verbindung mit einem externen Schaltkreis ausgestaltet ist. Der LED-Chip 16 ist von einem Reflexionsspiegel 14 umgeben. Ein Harz 17 ist eingefüllt, um den LED-Chip 16 und die Bonddrähte 13 im Inneren abzudichten und zu schützen. Diese herkömmliche Gehäusestruktur ist in der Massenproduktion einsetzbar und trägt folglich zu geringeren Produktionskosten bei. Jedoch konnte bei dieser herkömmlichen Struktur die Wärme, die durch den LED-Chip 16 erzeugt wird, nur durch die dünne Kupferfolie 15 abgeführt werden, da Harz kein akzeptabler thermischer Leiter ist. Anders gesagt wirkt die Kupferfolie 15 sowohl für Elektrizität als auch für Wärme wie ein Leitungsweg für den LED-Chip 16, und falls der LED-Chip 16 ein Hochleistungs-Chip ist, ist eine solche Anordnung zum Handhaben der hochvoluminösen Wärme, die von dem Hochleistungs-LED-Chip erzeugt wird, nicht geeignet.
  • Das US-Patent Nr. 6,274,924 offenbart eine Gehäusestruktur, welche getrennte Leitungswege für Elektrizität und Wärme aufweist. Um die Erklärung zu erleichtern, ist die Referenzzeichnung des US-Patents Nr. 6,274,924 hierin als die beigefügte Zeichnung 1b enthalten. Wie in 1b gezeigt ist, formt die offenbarte Gehäusestruktur einen metallischen Anschlussleitungsrahmen 12 in einem elektrisch isolierenden Kunststoffkörper, der hoher Temperatur widerstehen kann. Der LED-Chip 16 ist oben auf einer thermisch leitenden, jedoch elektrisch isolierenden Unterbefestigung 18 positioniert. Der LED-Chip 16 und die Unterbefestigung 18 sind ferner oben auf ein metallisches Wärmesenken-Element 10 positioniert, welches üblicherweise aus Kupfer hergestellt ist. Außerdem kann oben auf dem Wärmesenken-Element 10 ein optionaler Reflexionsspiegel 14 unter dem LED-Chip 16 und der Unterbefestigung 18 vorhanden sein. Das Wärmesenken-Element 10 zusammen mit dem LED-Chip 16 und der Unterbefestigung 18 ist ferner im Inneren eines erhaltenen Raumes des Kunststoffkörpers des Anschlussleitungsrahmens 12 positioniert. Die Elektroden (nicht gezeigt) des LED-Chips 16 sind außerdem über Bonddrähte (nicht gezeigt) mit dem Anschlussleitungsrahmen 12 verbunden. Schließlich sind der LED-Chip 16 und die Bonddrähte durch eine vorher angefertigte transparente Schutzlinse 20, die mit Harz gefüllt ist (nicht gezeigt), abgedeckt und geschützt.
  • Die Gehäusestruktur, die durch das US-Patent Nr. 6,274,924 vorgesehen ist, bietet eine ausreichende Wärmeableitung durch Trennen der Leitungswege für Elektrizität und Wärme. Jedoch ist der Herstellungsprozess, wie er oben beschrieben ist, ziemlich Komplex und höhere Herstellungskosten sind folglich unvermeidlich. Zusätzlich müssen der Anschlussleitungsrahmen 12 und die Schutzlinse 20 im Voraus durch Formen angefertigt werden, was zu einem sehr unflexiblen Herstellungsprozess führt, ganz zu schweigen von den durch das Formen verursachten Kosten. Zum Beispiel müssen, falls die in 1b dargestellte Gehäusestruktur verwendet werden soll, um zwei oder mehrere LED-Chips 16 unterzubringen, der Anschlussleitungsrahmen 12 und die Schutzlinse 20 neu entworfen und hergestellt werden.
  • Dementsprechend ist das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Gehäusestruktur, welche zum einen eine ausgezeichnete Wärmeableitungseffizienz erzielt, und ein zugehöriges Fertigungsverfahren zum Unterbringen eines Hochleistungs-LED-Chips vorzusehen, welches zum anderen in der Massenproduktion bei erheblich geringeren Produktionskosten verwendbar ist.
  • Die durch die vorliegende Erfindung vorgesehene Gehäusestruktur weist hauptsächlich eine Basis, eine Reflexionsplatte, den untergebrachten LED-Chip, Bonddrähte zum Verbinden der Elektroden des LED-Chips und einen transparenten Füllstoff oder eine transparente Linse zum Abdichten und Schützen des LED-Chips und der Bonddrähte auf. Die Basis, die einen flachen Formfaktor aufweist, ist aus einem metallischen Material und einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, die zu einem einzigen Gegenstand integriert zusammengefügt sind. Das metallische Material bildet einen Wärmesenkensitz in der Mitte der Basis mit ausreichenden Abständen zu den Rändern der Basis aus. Der Wärmesenkensitz ist von der oberen Fläche der Basis und von der unteren Fläche oder einer Seitenfläche der Basis freigelegt. Das metallische Material bildet ferner eine Mehrzahl von Elektroden aus, die den Wärmesenkensitz umgeben. Die Elektroden sind von der oberen Fläche der Basis und von der unteren Fläche oder einer Seitenfläche der Basis freigelegt. Das elektrisch isolierende Material ist zwischen den Elektroden und dem Wärmesenkensitz eingefügt, so dass sie aneinander haften und so dass der Wärmesenkensitz und jeweils eine Elektrode und jeweils zwei Elektroden elektrisch isoliert sind.
  • Der untergebrachte LED-Chip ist an die freigelegte obere Fläche des Wärmesenkensitzes angeklebt. Die positiven und negativen Elektroden des LED-Chips sind mit den freigelegten oberen Flächen der entsprechenden Elektroden der Basis separat verbunden. Die Reflexionsplatte ist an der Basis mittels eines geeigneten Mittels fest angebracht, so dass eine vertikale Durchgangsbohrung der Reflexionsplatte den LED-Chip oben auf dem Wärmesenkensitz der Basis freilegt. Das von dem LED-Chip ausgestrahlte Licht ist infolgedessen in der Lage, nach außen zu strahlen. Die Reflexionsplatte ist aus einem metallischen Material, das ein hohes Reflexionsvermögen aufweist, oder aus einem nicht-metallischen Material hergestellt, bei dem die Wand der Durchgangsbohrung mit einem Film oder einer Schicht aus hoch reflektierendem Material beschichtet ist. Der Füllstoff oder die Schutzlinse ist aus einem transparenten Material, wie zum Beispiel Harz, hergestellt und im Inneren der Durchgangsbohrung angeordnet, um den LED-Chip und die Bonddrähte abzudichten und zu schützen.
  • Die Basis der Gehäusestruktur weist eine vereinfachte Struktur auf und ist folglich für eine Massenproduktion sehr geeignet. Das von der vorliegenden Erfindung vorgesehene Fertigungsverfahren verwendet eine einzelne metallische Platte, um die Basen für eine große Anzahl von Einheiten der Gehäusestruktur gleichzeitig herzustellen. Die Wärmesenkensitze und die Elektroden der Basen sind durch Ätzen der metallischen Platte in einem einzelnen Arbeitsgang oder durch Ätzen der zwei Hauptflächen der metallischen Platte in getrennten Arbeitsgängen ausgebildet. Dann wird das isolierende Material zwischen die Wärmesenkensitze und die Elektroden eingefüllt. Danach wird die Reflexionsplatte an die Basis angeklebt, der LED-Chip wird oben auf dem Wärmesenkensitz befestigt, Bonddrähte werden an die Elektroden des LED-Chips und den freigelegten oberen Flächen der Elektroden der Basis angeschlossen, der Füllstoff wird in die Durchgangsbohrung der Reflexionsplatte gefüllt, und schließlich werden die Einheiten der Gehäusestruktur durch Schneiden getrennt.
  • Die vorhergehenden und weiteren Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser durch ein sorgfältiges Lesen einer detaillierten Beschreiben verstanden, die hierin nachstehend mit entsprechendem Bezug zu den beigefügten Zeichnungen vorgesehen ist.
  • 1a ist eine schematische Schnittansicht, die eine herkömmliche Gehäusestruktur eines LED-Chips zeigt.
  • 1b ist die Referenzzeichnung des US-Patents Nr. 6,274,924 .
  • 2a ist eine schematische Schnittansicht, die die Gehäusestruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2b ist eine Einzelteildarstellung, die die Gehäusestruktur aus 2a zeigt.
  • 2c ist eine schematische Schnittansicht, die die Gehäusestruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2d ist eine schematische Schnittansicht, die die Gehäusestruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2e ist eine schematische Schnittansicht, die die Gehäusestruktur gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2f ist eine schematische Schnittansicht, die die Gehäusestruktur gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3a ist eine Perspektivansicht, die die Basis und die Gehäusestruktur für zwei LED-Chips gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3b ist eine Perspektivansicht, die die Basis und die Gehäusestruktur für drei LED-Chips gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4a bis 4g zeigen Ergebnisse der Herstellungsschritte eines Fertigungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die folgenden Beschreibungen stellen nur exemplarische Ausführungsformen dar und beabsichtigen nicht, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Gestaltung der Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken. Vielmehr sieht die folgende Beschreibung eine geeignete Darstellung zur Umsetzung exemplarischer Ausführungsformen der Erfindung vor. Verschiedene Änderungen der beschriebenen Ausführungsformen können in der Funktion und Anordnung der beschriebenen Elemente vorgenommen werden, ohne vom Geltungsbereich der in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Erfindung abzuweichen.
  • 2a und 2b zeigen eine schematische Schnittansicht und eine Einzelteildarstellung der Gehäusestruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt ist, weist die von der vorliegenden Ausführungsform vorgesehene Gehäusestruktur wenigstens eine Basis 100, eine Reflexionsplatte 110, den untergebrachten LED-Chip 150, eine Mehrzahl von Bonddrähten 120 und einen transparenten Füllstoff 130 auf. Die Basis 100 mit einem flachen Formfaktor weist einen Wärmesenkensitz 102, eine Mehrzahl von Elektroden 104 und einen Isolator 106 auf, die gemeinsam zu einem einzigen, festen Gegenstand integriert zusammengebaut sind. Der Wärmesenkensitz 102 und die Elektroden 104 sind aus einem metallischen Material mit einer hohen elektrischen und thermischen Leitfähigkeit hergestellt. Der Isolator 106 ist demgegenüber aus einem isolierenden Material, wie zum Beispiel Harz oder dergleichen, hergestellt.
  • Der Wärmesenkensitz 102 ist in der Mitte der flachen Basis 100 mit geeigneten Abständen zu den Rändern der Basis 100 positioniert. Der Wärmesenkensitz 102 ist sowohl von der oberen Fläche der Basis 100 als auch von der unteren Fläche oder einer der Seitenflächen der Basis 100 her freigelegt. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Wärmesenkensitz 102 auf der oberen Fläche der Basis 100 mehrere Freilegungen auf, um die Wärmeableitung durch Vergrößern seiner Kontaktbereiche mit Luft zu verbessern. Es sei angemerkt, dass die Form des in 2a und 2b gezeigten Wärmesenkensitzes 102 nur exemplarisch ist und andere geeignete Formen durch den Wärmesenkensitz 102 ebenso angenommen werden können. Die Elektroden 104 sind an geeigneten Positionen um den Wärmesenkensitz 102 herum positioniert. Ähnlich werden die Elektroden 104 sowohl von der oberen Fläche der Basis 100 als auch von der unteren Fläche und/oder wenigstens einer der Seitenflächen der Basis 100 freigelegt. Es sei ferner angemerkt, dass die Formen der in 2a und 2b gezeigten Elektroden 104 nur exemplarisch sind. Im Allgemeinen gibt es für die Einzel-Chip-Unterbringung der vorliegenden Ausführungsform zwei Elektroden 104 zum Verbinden mit der entsprechenden positiven und negativen Elektrode des Chips 150. In den alternativen Ausführungsformen, die eine Mehrfach-Chip-Unterbringung vorsehen, beträgt die Anzahl der Elektroden 104 das Doppelte der Anzahl der Chips 150. Der Isolator 106 bildet den Rest der Basis 100. Der Isolator 106 ist folglich zwischen dem Wärmesenkensitz 102 und den Elektroden 104 angeordnet, um zum einen den Wärmesenkensitz 102 und die Elektroden 104 miteinander zu verkleben und um zum anderen die Isolation zwischen dem Wärmesenkensitz 102 und jeweils einer Elektrode 104 und zwischen jeweils zwei Elektroden 104 auszubilden. Die Herstellung der Basis 100 wird später im Detail beschrieben.
  • Die Reflexionsplatte 110 weist ferner einen flachen Formfaktor mit einer vertikalen Durchgangsbohrung (nicht nummeriert) an einer entsprechenden Stelle in der Mitte auf. Die Reflexionsplatte 110 ist aus einem metallischen Material hergestellt, das ein hohes Reflexionsvermögen aufweist (z. B., Aluminium), oder sie kann aus einem isolierenden Material, wie zum Beispiel Harz, hergestellt sein, wobei aber die Wand der Durchgangsbohrung eine weiße Schicht aufweist oder mit einem Film beschichtet ist, der aus hoch reflektierendem Material, wie zum Beispiel Silber, hergestellt ist. Die Reflexionsplatte 110 ist an der Basis 100 mit einer Schicht eines geeigneten Klebers 160 angeklebt. Wenn die Reflexionsplatte 110 aus einem metallischen Material hergestellt ist, bildet ferner der Kleber 160 die Isolierung zwischen der Reflexionsplatte 110 und dem Wärmesenkensitz 102 der Basis 110 und Elektroden 104. Die Position und die Öffnung der Durchgangsbohrung sind genau festgelegt, so dass, nachdem die Reflexionsplatte 110 mit der Basis 100 verbunden ist, die obere Fläche des Wärmesenkensitz 102 und wenigstens ein Abschnitt der oberen Fläche der Elektroden 104 für die Befestigung des LED-Chips 150 bzw. das Anschließen der Bonddrähte 120 freigelegt sind. Als solches ist, wenn der LED-Chip 150 auf der freigelegten oberen Fläche des Wärmesenkensitz 102 befestigt ist, das von dem LED-Chip 150 ausgestrahlte Licht in der Lage, aus der Gehäusestruktur heraus durch die Durchgangsbohrung herauszustrahlen. Die Durchgangsbohrung in der vorliegenden Ausführungsform weist eine kreisförmige Öffnung auf und der Durchmesser der Öffnung wird größer, je näher er dem oberen Ende kommt. Es sei angemerkt, dass die geometrischen Beschaffenheiten der Durchgangsbohrung hier nur exemplarisch sind.
  • Der LED-Chip 150 ist an der oberen Fläche des Wärmesenkensitzes 102 fest angeklebt, wie zuvor erwähnt. Die positive und negative Elektrode (nicht gezeigt) des LED-Chips 150 sind mit separaten Elektroden 104 der Basis 100 über die Bonddrähte 120 entsprechend verbunden. Als solches wird die durch den LED-Chip erzeugte Wärme durch den Wärmesenkensitz 102 (d. h. den Wärmeableitungsweg) abgeleitet, während die Bonddrähte 120 und die Elektroden 104 gemeinsam einen Zugang zu der Elektrizität (d. h. den Elektrizitätsweg) vorsehen. Mit dieser Trennung des Elektrizitäts- und des Wärmeableitungsweges wird dadurch eine ausgezeichnete Wärmeableitungseffizienz erzielt. Die Durchgangsbohrung der Reflexionsplatte 160 ist mit dem Füllstoff 130 gefüllt, der aus einem transparenten Material, wie zum Beispiel Harz, hergestellt ist, um den LED-Chip 150 und die Bonddrähte 120 abzudichten und zu schützen. In der vorliegenden Ausführungsform füllt der Füllstoff 130 die Durchgangsbohrung der Reflexionsplatte 110 vollständig aus. In einer zweiten Ausführungsform, wie in 2c gezeigt ist, wird eine transparente Schutzlinse 170 (wie zum Beispiel eine kuppelförmige Linse, die im Allgemeinen bei LEDs verwendet wird) verwendet, um den LED-Chip 150 und die Bonddrähte 120 abzudecken.
  • 2d bis 2f sind schematische Schnittansichten, die die Gehäusestruktur entsprechend einer dritten, vierten und fünften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Bei der dritten Ausführungsform, die in 2d gezeigt ist, ist ein konkaver Reflexionsspiegel 103 auf der oberen Fläche des Wärmesenkensitzes 102 und unterhalb des LED-Chips 150 angeformt. Der Reflexionsspiegel 103 kann aus einem Metall oder aus einem Metalloxid mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie zum Beispiel Silber, Aluminium oder Aluminiumoxyd, hergestellt sein. Der Reflexionsspiegel 103 kann ferner eine Beschichtung aus hoch reflektierendem Material unabhängig von seiner Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Der Zweck des Aufweisens dieses Reflexionsspiegels 103 ist, die Helligkeit des LED-Chips 150 zu erhöhen, nachdem er untergebracht ist. Die vierte Ausführungsform, die in 2e gezeigt ist, dient dazu, zu demonstrieren, dass die vorliegende Erfindung ferner zum Erzeugen von weißem Licht durch verschieden farbige LEDs und geeigneten Leuchtstoffen verwendet werden kann. In dieser Ausführungsform ist ein Blaulicht LED-Chip 150 innerhalb eines gelben Leuchtstoffs 105 eingebettet, bevor sie durch den Füllstoff 130 abgedichtet werden. Der gelbe Leuchtstoff 105 kann gelbes Licht erzeugen, wenn er durch das blaue Licht des LED-Chips 150 angeregt wird, wobei das gelbe Licht mit dem anregenden blauen Licht gemischt wird, um Zweiwellenlängen-Weißlicht zu erzeugen. In einer weiteren Ausführungsform wird ein UV- (ultravioletter)-LED-Chip 150 in roten, grünen und blauen Leuchtstoff 105 eingebettet, wobei das rote, grüne und blaue Licht durch die Anregung des roten, grünen und blauen Leuchtstoffs 105 mittels des UV-Lichts des LED-Chips 150 gemischt wird, um Dreiwellenlänge-Weißlicht zu erzeugen. Eine fünfte Ausführungsform, die in 2f gezeigt ist, ist eigentlich eine Kombination der dritten und vierten Ausführungsformen. Eine große Anzahl von Forschungsergebnissen über den Reflexionsspiegel 103 und den Leuchtstoff 105 ist bereits für den zugehörigen Stand der Technik offenbart worden und ihre Implementierungen sind nicht auf dasjenige beschränkt, das in den zuvor erwähnten Ausführungsformen veranschaulicht sind.
  • 3a und 3b demonstrieren durch Darstellen ihrer Basen und Gehäusestrukturen, wie die vorliegende Erfindung bei der Unterbringung von zwei bzw. drei LED-Chips angewendet wird. Wie aus den Abbildungen ersichtlich sein sollte, kann die vorliegende Erfindung leicht angepasst werden, um sogar eine größere Anzahl von LED-Chips unterzubringen. Der einzige Unterschied zwischen diesen Mehrfach-Chip-Gehäusestrukturen liegt einzig in der Anordnung einer geeigneten Anzahl von Elektroden 104 in geeigneten Positionen in der Basis 100. Die Mehrfach-Chip-Gehäusestruktur ist ferner für das Farbmischen verschieden farbiger LEDs sehr geeignet. Mittels der Drei-Chip-Gehäusestruktur, die als ein Beispiel in 3b gezeigt ist, können die drei LED-Chips 150 entsprechend ein rotes Licht, ein grünes Licht und ein blaues Licht aufweisen. Dann können beim gemeinsamen Unterbringen in der dargestellten Gehäusestruktur die drei farbigen Lichter miteinander gemischt werden, um weißes Licht zu erzeugen. Kurz zusammengefasst kann die vorliegende Erfindung zur Unterbringung verschieden farbiger LED-Chips, verschiedener Anzahlen von LED-Chips und zur Herstellung von verschiedenen mono-farbigen und voll-farbigen Lichtern angewendet werden.
  • 4a bis 4g zeigen die Ergebnisse der Herstellungsschritte eines Fertigungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zu Anfang wird eine große metallische Platte 190 mit einer hohen elektrischen und thermischen Leitfähigkeit bereitgestellt, wie in 4a gezeigt ist. Die metallische Platte 190 wird für die nachfolgende Anordnung der Basen 100 der Mehrfach-Gehäuseeinheiten 200 gleichzeitig verwendet. Die Basen 100 der Gehäuseeinheiten 200 sind in einer Reihe nebeneinander oder an dem Rand 180 der metallischen Platte 190 angeordnet. Die Basen 100 werden hauptsächlich mittels eines geeigneten Mittels durch Ätzen und maschineller Bearbeitung ausgebildet, um den Abschnitt der Basen 100 für das anschließende Füllen mit dem Isolator 106 zu entfernen, so dass im Anschluss daran die Wärmesenkensitze 102 und die Elektroden 104 der Basen 100 zurückgelassen werden, wie in 4b gezeigt ist. Dann wird der Abschnitt der Basen 100, der weg geätzt ist, mit dem Isolator 106 gefüllt, wobei das Ergebnis in 4c gezeigt ist.
  • In Abhängigkeit der Komplexität der Gestaltungen des Wärmesenkensitzes 102 und der Elektroden 104 kann der vorhergehende Ätz- und maschinelle Bearbeitungsprozess an den zwei Hauptflächen der metallischen Platte 190, simultan durchgeführt werden, wodurch die Muster der Wärmesenkensitze 102 und der Elektroden 104 für alle Gehäuseeinheiten 200 in einem einzelnen Gang hergestellt werden. Das Füllen mit dem Isolator 106 wird dann anschließend durchgeführt. Jedoch kann, falls die Gestaltungen des Wärmesenkensitzes 102 und der Elektroden 104 ziemlich komplex sind, das Ätzen und das Füllen mit dem Isolator 106 an einer Hauptfläche der metallischen Platte 190 in einem ersten Gang durchgeführt werden und dann an der anderen Hauptfläche in einem zweiten Gang durchgeführt werden. Die Ausbildung der Basen 100 aller Gehäuseeinheiten 200 ist dann abgeschlossen.
  • Als nächstes wird, wie in 4d gezeigt ist, ein zuvor angefertigtes Plattenelement 210, das aus mehreren Reflexionsplatten 110 besteht, auf die bearbeitete metallische Platte 190 aus 4c mittels eines geeigneten Klebers angeklebt. Dann wird für jede Gehäuseeinheit 200 die Befestigung und Verdrahtung des LED-Chips 150 durchgeführt, dessen Ergebnis in 4e gezeigt ist. Der transparente Füllstoff 130 wird dann in die Durchgangsbohrungen der Reflexionsplatten 110 eingespritzt, um die Gehäuseeinheiten 200 abzudichten, wie in 4f gezeigt ist. Schließlich werden die Gehäuseeinheiten 200 durch Schneiden abgetrennt, wie in 4g dargestellt ist.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte es verstanden sein, dass die Erfindung nicht auf die darin beschriebenen Details eingeschränkt ist. Verschiedene Substitutionen und Modifikationen sind in der vorhergehenden Beschreibung vorgeschlagen worden und andere werden dem Fachmann in den Sinn kommen. Daher ist allen diesen Substitutionen und Modifikationen zugedacht, innerhalb des Geltungsbereiches der Erfindung umfasst zu werden, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 6274924 [0004, 0004, 0005]
    • - us 6274924 [0012]

Claims (16)

  1. Hochleistungs-LED-Chip-Gehäusestruktur, aufweisend wenigstens einen LED-Chip, eine Basis, die einen Wärmesenkensitz, eine Mehrzahl von Elektroden und einen Isolator aufweist, die gemeinsam zu einem einzigen Gegenstand integriert zusammengebaut sind, wobei der Wärmesenkensitz und die Mehrzahl von Elektroden aus einem metallischen Material hergestellt sind, der Isolator zwischen dem Wärmesenkensitz und der Mehrzahl von Elektroden angeordnet ist und diese miteinander verklebt, so dass eine elektrische Isolierung zwischen dem Wärmesenkensitz und jeder der Elektroden und zwischen den Elektroden vorgesehen ist, und der LED-Chip auf der Oberseite des Wärmesenkensitzes angeordnet ist, eine Reflexionsplatte, die mittels eines Klebstoffes auf die Oberseite der Basis geklebt ist, wobei die Reflexionsplatte ein vertikales Durchgangsloch mit einer Öffnung an einer solchen Stelle aufweist, dass die Oberseite des Wärmesenkensitzes und wenigstens ein Abschnitt der Oberseite jeder Elektrode freigelegt sind, wobei die Wand des Durchgangslochs ein hohes Reflexionsvermögen aufweist, eine Mehrzahl von Bonddrähten zum Anschließen der Elektroden des LED-Chips an die jeweiligen Elektroden der Basis, und einen Füllstoff oder eine Linse, der/die aus einem transparenten Material hergestellt ist und im Innern des Durchgangslochs der Reflexionsplatte zum Abdichten des LED-Chips und der Mehrzahl von Bonddrähten positioniert ist.
  2. Hochleistungs-LED-Chip-Gehäusestruktur nach Anspruch 1, wobei der Wärmesenkensitz der Basis so positioniert ist, dass Abstände zu den Rändern der Basis vorliegen, und der Wärmesenkensitz sowohl von der Oberseite der Basis als auch von der Unterseite oder einer der Seitenflächen der Basis her freigelegt ist.
  3. Hochleistungs-LED-Chip-Gehäusestruktur nach Anspruch 1, wobei die Elektroden der Basis um den Wärmesenkensitz herum positioniert sind und jede Elektrode sowohl von der Oberseite der Basis als auch von der Unterseite oder einer der Seitenflächen der Basis her freigelegt ist.
  4. Hochleistungs-LED-Chip-Gehäusestruktur nach Anspruch 1, wobei die Reflexionsplatte aus einem metallischen Material mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt ist.
  5. Hochleistungs-LED-Chip-Gehäusestruktur nach Anspruch 1, wobei die Reflexionsplatte aus einem isolierenden Material hergestellt ist und die Wand des Durchgangslochs eine weiße Beschichtung mit hohem Reflexionsvermögen aufweist.
  6. Hochleistungs-LED-Chip-Gehäusestruktur nach Anspruch 1, wobei die Reflexionsplatte aus einem isolierenden Material hergestellt ist und die Wand des Durchgangslochs mit einem Film beschichtet ist, der aus einem hoch reflektierenden Material hergestellt ist.
  7. Hochleistungs-LED-Chip-Gehäusestruktur nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Reflexionsspiegel, der auf der oberen Fläche des Wärmesenkensitzes und unterhalb des LED-Chips positioniert ist.
  8. Hochleistungs-LED-Chip-Gehäusestruktur nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen entsprechenden Leuchtstoff, der den LED-Chip abdeckt.
  9. Fertigungsverfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Gehäuseeinheiten von Hochleistungs-LED-Chips, die Schritte aufweisend: (1) Ausbilden der Mehrzahl der Basen der Gehäuseeinheiten auf einer metallischen Platte, wobei jede der Basen einen Wärmesenkensitz, eine Mehrzahl von Elektroden mit entsprechenden Abständen zu dem Wärmesenkensitz und einen Isolator aufweist, wobei der Isolator den Wärmesenkensitz und die Mehrzahl von Elektroden miteinander verklebt und zwischen diesen angeordnet ist, so dass eine elektrische Isolierung zwischen dem Wärmesenkensitz und jeder der Elektroden und zwischen den Elektroden vorgesehen ist, (2) Aufkleben eines Plattenelements, dass mit einer zu der Anzahl der Basen korrespondierenden Mehrzahl von Reflexionsplatten versehen ist, auf die obere Fläche der im Schritt (1) vorbereiteten metallischen Platte mittels eines entsprechenden Klebers, wobei jede Reflexionsplatte ein vertikales Durchgangsloch mit einer solchen Öffnung an einer solchen Stelle aufweist, dass die obere Fläche des Wärmesenkensitzes und wenigstens ein Abschnitt der oberen Fläche jeder Elektrode der jeweiligen Basis freigelegt sind, wobei die Wand des Durchgangslochs ein hohes Reflexionsvermögen aufweist, (3) Befestigen jeweils eines LED-Chips auf der freigelegten oberen Fläche des Wärmesenkensitzes jeder der Basen und entsprechendes Verbinden der Elektroden des LED-Chips mit der freigelegten oberen Fläche der Elektroden der Basis mittels einer Mehrzahl von Bonddrähten, (4) Abdichten des LED-Chips und der Mehrzahl von Bonddrähten jeder Gehäuseeinheit durch Anordnen eines transparenten Füllstoffes oder einer transparenten Linse im Inneren des Durchgangslochs, und (5) Separieren der Mehrzahl der Gehäuseeinheiten durch Schneiden.
  10. Fertigungsverfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Gehäuseeinheiten von Hochleistungs-LED-Chips nach Anspruch 9, wobei der Wärmesenkensitz jeder der Basen derart angeordnet ist, dass der Wärmesenkensitz in entsprechenden Abständen zu den Rändern der Basis angeordnet ist und sowohl von der oberen Fläche der Basis als auch von der unteren Fläche oder einer der Seitenflächen der Basis her freigelegt ist.
  11. Fertigungsverfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Gehäuseeinheiten von Hochleistungs-LED-Chips nach Anspruch 9, wobei die Mehrzahl von Elektroden jeder der Basen um den Wärmesenkensitz herum positioniert ist und jede Elektrode sowohl von der oberen Fläche der Basis als auch von der unteren Fläche oder einer der Seitenflächen der Basis her freigelegt ist.
  12. Fertigungsverfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Gehäuseeinheiten von Hochleistungs-LED-Chips nach Anspruch 9, wobei der Schritt (1) unter Verwendung von Ätzen und maschineller Bearbeitung auf den zwei Hauptflächen der metallischen Platte simultan durchgeführt wird, um die Wärmesenkensitze und die Mehrzahl von Elektroden den Basen auszubilden, und der Isolator dann eingefüllt wird, um die Ausbildung der Basen zu vervollständigen.
  13. Fertigungsverfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Gehäuseeinheiten von Hochleistungs-LED-Chips nach Anspruch 9, wobei der Schritt (1) unter Verwendung von Ätzen und maschineller Bearbeitung auf einer Hauptfläche der metallischen Platte durchgeführt wird und der Isolator anschließend eingefüllt wird, und dann das Ätzen und die maschinelle Bearbeitung auf der anderen Hauptfläche der metallischen Platte durchgeführt werden und danach der Isolator eingefüllt wird, um die Ausbildung der Basen zu vervollständigen.
  14. Fertigungsverfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Gehäuseeinheiten von Hochleistungs-LED-Chips nach Anspruch 9, wobei die Reflexionsplatte aus einem metallischen Material mit hohem Reflexionsvermögen hergestellt ist.
  15. Fertigungsverfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Gehäuseeinheiten von Hochleistungs-LED-Chips nach Anspruch 9, wobei die Reflexionsplatte aus einem isolierenden Material hergestellt ist und die Wand des Durchgangslochs eine weiße Beschichtung mit hohem Reflexionsvermögen aufweist.
  16. Fertigungsverfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Gehäuseeinheiten von Hochleistungs-LED-Chips nach Anspruch 9, wobei die Reflexionsplatte aus einem isolierenden Material hergestellt ist und die Wand des Durchgangslochs mit einem Film beschichtet ist, der aus einem hoch-reflektierenden Material hergestellt ist.
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