Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Leuchtdioden und insbesondere
eine Gehäusestruktur für einen Hochleistungs-Leuchtdioden-Chip
und ein zugehöriges Herstellungsverfahren davon.The
The present invention relates generally to LEDs, and more particularly
a housing structure for a high performance light emitting diode chip
and an associated manufacturing method thereof.
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.energetic
Research activities have been focused on high-performance light-emitting diodes (LEDs) in recent years
been concentrated in the relevant industries. One of
main considerations for housing a
High-performance LED chips is about the appropriate handling
the high temperature and the heat passing through the high power LED chip
be generated, so that the functionality, the performance
and the operating life of the LED chip is not compromised
are.
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. 1a Fig. 10 is a schematic sectional view showing a conventional case structure of an LED chip. As shown, the LED chip (or a LED as some people call it) is 16 on top of a substrate made of bismaleimide-triazine (BT) resin 19 positioned. The electrodes (not shown) of the LED chip 16 are through bonding wires (some people call these gold wires) 13 with the copper foil 15 connected previously on the substrate 19 designed to form an electrical connection with an external circuit. The LED chip 16 is from a reflection mirror 14 surround. A resin 17 is filled to the LED chip 16 and the bonding wires 13 seal and protect inside. This conventional housing structure can be used in mass production and thus contributes to lower production costs. However, in this conventional structure, the heat generated by the LED chip could 16 is produced, only through the thin copper foil 15 be dissipated because resin is not an acceptable thermal conductor. In other words, the copper foil works 15 for both electricity and heat such as a conduction path for the LED chip 16 , and if the LED chip 16 is a high performance chip, such an arrangement is not suitable for handling the high volume heat generated by the high power LED chip.
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.The U.S. Patent No. 6,274,924 discloses a housing structure having separate conduction paths for electricity and heat. To facilitate the explanation, the reference drawing of the U.S. Patent No. 6,274,924 herein as the attached drawing 1b contain. As in 1b 2, the disclosed housing structure forms a metallic lead frame 12 in an electrically insulating plastic body that can withstand high temperature. The LED chip 16 is on top of a thermally conductive but electrically insulating sub-mount 18 positioned. The LED chip 16 and the subfastening 18 are also on top of a metallic heat sink element 10 positioned, which is usually made of copper. Also, on top of the heat sink element 10 an optional reflection mirror 14 under the LED chip 16 and the subfastening 18 to be available. The heat sink element 10 together with the LED chip 16 and the subfastening 18 is also inside an obtained space of the plastic body of the lead frame 12 positioned. The electrodes (not shown) of the LED chip 16 are also via bonding wires (not shown) to the lead frame 12 connected. Finally, the LED chip 16 and the bonding wires through a previously made transparent protective lens 20 filled with resin (not shown), covered and protected.
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.The case structure, which by the U.S. Patent No. 6,274,924 is provided, provides adequate heat dissipation by separating the conduction paths for electricity and heat. However, the manufacturing process as described above is quite complex and higher manufacturing costs are therefore inevitable. In addition, the connection line frame must 12 and the protective lens 20 be made in advance by molding, resulting in a very inflexible manufacturing process, not to mention the cost of molding. For example, if the in 1b shown housing structure is to be used to two or more LED chips 16 to accommodate the connection line frame 12 and the protective lens 20 be redesigned and manufactured.
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.Accordingly
the main object of the present invention is to provide a housing structure,
which on the one hand an excellent heat dissipation efficiency
achieved, and an associated manufacturing method for housing
a high-power LED chip, which on the other in
mass production at significantly lower production costs
is usable.
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.The housing structure provided by the present invention mainly includes a base, a reflection plate, the accommodated LED chip, bonding wires for connecting the electrodes of the LED chip, and a transparent filler or a transparent lens for sealing and protecting the LED chip and the bonding wires , The base, which has a flat shape factor, is made of a metallic material and an electrically insulating material, which are assembled together into a single article. The metallic material forms a heat sink seat in the middle of the base with sufficient Distances to the edges of the base. The heat sink seat is exposed from the upper surface of the base and from the lower surface or a side surface of the base. The metallic material further forms a plurality of electrodes surrounding the heat sink seat. The electrodes are exposed from the top surface of the base and from the bottom surface or a side surface of the base. The electrically insulating material is interposed between the electrodes and the heat sink seat so as to adhere to each other and so that the heat sink seat and each one electrode and each two electrodes are electrically insulated.
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.Of the
housed LED chip is at the exposed upper surface
glued to the heat sink seat. The positive and negative
Electrodes of the LED chip are with the exposed upper surfaces of the
corresponding electrodes of the base are connected separately. The reflection plate
is firmly attached to the base by means of a suitable means,
so that a vertical through hole of the reflection plate the
LED chip on top of the heat sink seat of the base exposes.
The emitted light from the LED chip is consequently in the
Able to radiate outward. The reflection plate is
made of a metallic material that has a high reflectivity
or made of a non-metallic material,
in which the wall of the through-hole with a film or a layer
made of highly reflective material. The filler
or the protective lens is made of a transparent material, such as
Example resin, manufactured and inside the through hole
arranged to seal the LED chip and the bonding wires
and protect.
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.The
Base of the housing structure has a simplified structure
and is therefore very suitable for mass production.
The method of manufacture provided by the present invention
uses a single metallic plate to make the bases for
a large number of units of the housing structure
at the same time. The heat sink seats and the
Electrodes of the bases are made by etching the metallic ones
Plate in a single pass or by etching
of the two main surfaces of the metallic plate in separate
Operations trained. Then the insulating material
filled between the heat sink seats and the electrodes.
Thereafter, the reflection plate is glued to the base, the LED chip
is attached to the top of the heat sink seat, bonding wires
are applied to the electrodes of the LED chip and the exposed top surfaces
connected to the electrodes of the base, which becomes filler
filled in the through hole of the reflection plate,
and finally the units become the case structure
separated by cutting.
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.The
previous and further goals, features, aspects and benefits
The present invention is better achieved by a careful
Reading a detailed description, hereinafter
with corresponding reference to the accompanying drawings
is provided.
1a ist
eine schematische Schnittansicht, die eine herkömmliche
Gehäusestruktur eines LED-Chips zeigt. 1a Fig. 10 is a schematic sectional view showing a conventional case structure of an LED chip.
1b ist
die Referenzzeichnung des US-Patents
Nr. 6,274,924 . 1b is the reference drawing of the U.S. Patent No. 6,274,924 ,
2a ist
eine schematische Schnittansicht, die die Gehäusestruktur
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. 2a FIG. 12 is a schematic sectional view showing the case structure according to a first embodiment of the present invention. FIG.
2b ist
eine Einzelteildarstellung, die die Gehäusestruktur aus 2a zeigt. 2 B is an itemized view that shows the body structure 2a shows.
2c ist
eine schematische Schnittansicht, die die Gehäusestruktur
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. 2c FIG. 12 is a schematic sectional view showing the case structure according to a second embodiment of the present invention. FIG.
2d ist
eine schematische Schnittansicht, die die Gehäusestruktur
gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. 2d FIG. 12 is a schematic sectional view showing the case structure according to a third embodiment of the present invention. FIG.
2e ist
eine schematische Schnittansicht, die die Gehäusestruktur
gemäß einer vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. 2e FIG. 16 is a schematic sectional view showing the case structure according to a fourth embodiment of the present invention. FIG.
2f ist
eine schematische Schnittansicht, die die Gehäusestruktur
gemäß einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 2f FIG. 12 is a schematic sectional view showing the case structure according to a fifth embodiment of the present invention. FIG.
3a ist
eine Perspektivansicht, die die Basis und die Gehäusestruktur
für zwei LED-Chips gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 3a FIG. 12 is a perspective view showing the base and the package structure for two LED chips according to an embodiment of the present invention. FIG.
3b ist
eine Perspektivansicht, die die Basis und die Gehäusestruktur
für drei LED-Chips gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 3b FIG. 10 is a perspective view showing the base and the package structure for three LED chips according to an embodiment of the present invention. FIG.
4a bis 4g zeigen
Ergebnisse der Herstellungsschritte eines Fertigungsverfahrens gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4a to 4g show results of manufacturing steps of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
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.The following descriptions are merely exemplary embodiments and are not intended to limit the scope, applicability, or configuration of the invention in any way. Rather, the following description provides a suitable representation for implementing exemplary embodiments of the invention. Various changes described Embodiments may be made in the function and arrangement of the described elements without departing from the scope of the invention as set forth in the appended claims.
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. 2a and 2 B show a schematic sectional view and an exploded view of the housing structure according to a first embodiment of the present invention. As shown, the housing structure provided by the present embodiment has at least one base 100 , a reflection plate 110 , the housed LED chip 150 , a plurality of bonding wires 120 and a transparent filler 130 on. The base 100 with a flat form factor has a heat sink seat 102 , a plurality of electrodes 104 and an insulator 106 which are assembled together into a single, solid object integrated. The heat sink seat 102 and the electrodes 104 are made of a metallic material with a high electrical and thermal conductivity. The insulator 106 On the other hand, it is made of an insulating material such as resin or the like.
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.The heat sink seat 102 is in the middle of the flat base 100 with suitable distances to the edges of the base 100 positioned. The heat sink seat 102 is both from the top surface of the base 100 as well as from the bottom surface or one of the side surfaces of the base 100 uncovered. In the present embodiment, the heat sink seat 102 on the upper surface of the base 100 several exposures to improve heat dissipation by increasing its contact areas with air. It should be noted that the shape of the in 2a and 2 B shown heat sink seat 102 is merely exemplary and other suitable forms by the heat sink seat 102 can also be accepted. The electrodes 104 are at suitable positions around the heat sink seat 102 positioned around. The electrodes become similar 104 both from the top surface of the base 100 as well as from the lower surface and / or at least one of the side surfaces of the base 100 exposed. It should also be noted that the shapes of the in 2a and 2 B shown electrodes 104 are only exemplary. In general, for the single-chip package of the present embodiment, there are two electrodes 104 for connecting to the corresponding positive and negative electrode of the chip 150 , In the alternative embodiments providing multiple chip packaging, the number of electrodes is 104 twice the number of chips 150 , The insulator 106 forms the rest of the base 100 , The insulator 106 is therefore between the heat sink seat 102 and the electrodes 104 arranged, on the one hand the heat sink seat 102 and the electrodes 104 To glue together and on the other hand, the insulation between the heat sink seat 102 and one electrode each 104 and between each two electrodes 104 train. The production of the base 100 will be described later in detail.
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.The reflection plate 110 also has a flat form factor with a vertical through hole (not numbered) at a corresponding location in the middle. The reflection plate 110 is made of a metallic material having a high reflectivity (eg, aluminum), or it may be made of an insulating material such as resin, but the wall of the through-hole has a white layer or a white one Film made of highly reflective material, such as silver. The reflection plate 110 is at the base 100 with a layer of a suitable adhesive 160 glued. If the reflection plate 110 is made of a metallic material, further forms the adhesive 160 the insulation between the reflection plate 110 and the heat sink seat 102 the base 110 and electrodes 104 , The position and opening of the through hole are precisely set, so that after the reflection plate 110 with the base 100 is connected, the upper surface of the heat sink seat 102 and at least a portion of the upper surface of the electrodes 104 for fixing the LED chip 150 or the connection of the bonding wires 120 are exposed. As such, if the LED chip 150 on the exposed upper surface of the heat sink seat 102 is attached, that of the LED chip 150 emitted light capable of radiating out of the housing structure through the through hole. The through-hole in the present embodiment has a circular opening and the diameter of the opening becomes larger as it comes closer to the upper end. It should be noted that the geometric properties of the through hole are only exemplary here.
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.The LED chip 150 is on the upper surface of the heat sink seat 102 firmly glued, as previously mentioned. The positive and negative electrodes (not shown) of the LED chip 150 are with separate electrodes 104 the base 100 over the bonding wires 120 connected accordingly. As such, the heat generated by the LED chip through the heat sink seat 102 (ie the heat dissipation path) while the bonding wires 120 and the electrodes 104 jointly provide access to electricity (ie the electricity route). With this separation of the electricity and the heat dissipation path, an excellent heat dissipation efficiency is thereby achieved. The through hole of the reflection plate 160 is with the filler 130 filled, made of a transparent material, such as resin, is made to the LED chip 150 and the bonding wires 120 seal and protect. In the present embodiment, the filler fills 130 the through hole of the reflection plate 110 completely off. In a second embodiment, as in 2c is shown, a transparent protective lens 170 (such as a domed lens, which is generally used in LEDs) used to power the LED chip 150 and the bonding wires 120 cover.
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. 2d to 2f 10 are schematic sectional views showing the housing structure according to a third, fourth and fifth embodiments according to the present invention. In the third embodiment, which is in 2d is shown is a concave reflection mirror 103 on the upper surface of the heat sink seat 102 and below the LED chip 150 formed. The reflection mirror 103 may be made of a metal or a metal oxide with high thermal conductivity, such as silver, aluminum or aluminum oxide. The reflection mirror 103 may further comprise a coating of highly reflective material, regardless of its thermal conductivity. The purpose of having this reflecting mirror 103 is the brightness of the LED chip 150 increase after being housed. The fourth embodiment, which is in 2e 3, serves to demonstrate that the present invention can be further used to produce white light through differently colored LEDs and suitable phosphors. In this embodiment, a blue light is LED chip 150 inside a yellow phosphor 105 embedded before passing through the filler 130 be sealed. The yellow phosphor 105 can produce yellow light when viewed through the blue light of the LED chip 150 is excited, wherein the yellow light is mixed with the exciting blue light to produce two-wavelength white light. In another embodiment, a UV (ultraviolet) LED chip 150 in red, green and blue fluorescent 105 embedded, where the red, green and blue light by the excitation of the red, green and blue phosphor 105 by means of the UV light of the LED chip 150 is mixed to produce three wavelength white light. A fifth embodiment, which is in 2f is actually a combination of the third and fourth embodiments. A large number of research results on the reflection mirror 103 and the phosphor 105 has already been disclosed for the related art and its implementations are not limited to those illustrated in the aforementioned embodiments.
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. 3a and 3b demonstrate by presenting their bases and housing structures how the present invention is applied to the placement of two and three LED chips, respectively. As should be apparent from the figures, the present invention can be easily adapted to accommodate even a larger number of LED chips. The only difference between these multi-chip package structures lies in the arrangement of a suitable number of electrodes 104 in appropriate positions in the base 100 , The multi-chip package structure is also very suitable for color mixing differently colored LEDs. By means of the three-chip package structure, which as an example in 3b shown, the three LED chips 150 correspondingly have a red light, a green light and a blue light. Then, when housed together in the illustrated case structure, the three colored lights can be mixed with each other to produce white light. Briefly summarized, the present invention can be used to house differently colored LED chips, different numbers of LED chips, and to produce various mono-color and full-color lights.
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. 4a to 4g show the results of the manufacturing steps of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. To start with, a large metallic plate 190 provided with a high electrical and thermal conductivity, as in 4a is shown. The metallic plate 190 is for the subsequent arrangement of the bases 100 the multiple housing units 200 used simultaneously. The bases 100 the housing units 200 are in a row next to each other or at the edge 180 the metallic plate 190 arranged. The bases 100 are mainly formed by a suitable means by etching and machining to the portion of the bases 100 for the subsequent filling with the insulator 106 remove, so that afterwards the heat sink seats 102 and the electrodes 104 the bases 100 be left behind, as in 4b is shown. Then the section of the bases 100 etched away with the insulator 106 filled, with the result in 4c is shown.
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.Depending on the complexity of the designs of the heat sink seat 102 and the electrodes 104 For example, the previous etching and machining process may be performed on the two major surfaces of the metallic plate 190 , can be done simultaneously, reducing the pattern of heat sink seats 102 and the electrodes 104 for all housing units 200 be made in a single pass. Filling with the insulator 106 will then be done afterwards. However, if the configurations of the heat sink seat 102 and the electrodes 104 are quite complex, the etching and filling with the insulator 106 on a main surface of the metallic plate 190 performed in a first gear and then be performed on the other major surface in a second gear. The training of the bases 100 all housing units 200 is then completed.
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.Next, as in 4d is shown, a previously made plate element 210 consisting of several reflection plates 110 exists on the machined metallic plate 190 out 4c glued by means of a suitable adhesive. Then, for each housing unit 200 the attachment and wiring of the LED chip 150 whose result is in 4e is shown. The transparent filler 130 then enters the through holes of the reflection plates 110 injected to the housing units 200 seal, as in 4f is shown. Finally, the housing units 200 separated by cutting, as in 4g is shown.
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.Although
the present invention with reference to the preferred embodiments
It should be understood that the invention
not limited to the details described therein
is. Various substitutions and modifications are in the
previous description have been proposed and others
come to the expert's mind. Therefore, all these substitutions
and modifications, within the scope of the
Invention as claimed in the appended claims
is defined.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 6274924 [0004, 0004, 0005] US 6274924 [0004, 0004, 0005]
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- us 6274924 [0012] - us 6274924 [0012]