DE29624411U1

DE29624411U1 - LED-Vorrichtung

Info

Publication number: DE29624411U1
Application number: DE29624411U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2006-02-01

Description

1996P1092 DE E2

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Beschreibung

LED-Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine LED-Vorrichtung, bei der mindestens ein LED-Chip mit mindestens einer Oberseitenkontaktmetallisierung vorgesehen ist und die Oberseitenkontaktmetallisierung mit mindestens einem ersten elektrischen Leiter verbunden ist

Derartige LED-Vorrichtungen sind beispielsweise aus Cuno, H. H.; Heider, A.: Das LED-Display, ein vielseitiges Anzeigenelement; elektronik Industrie 1-1991 bekannt. Hierin ist ein LED-Segment beschrieben, bei der ein eine Oberseitenkontaktmetallisierung und eine Unterseitenkontaktmetallisierung aufweisender LED-Chip mit seiner Unterseite auf einem ersten elektrischen Anschlußteil befestigt ist. Die Oberseitenkontaktmetallisierung ist mit einem Kontaktierdraht versehen, der die Oberseitenkontaktmetallisierung mit einem zweiten elektrischen Anschlußteil verbindet.

Weiterhin sind LED-Vorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen eine Mehrzahl von LED-Chips mit ihren Unterseitenkontaktmetallisierungen entsprechend einem vorgegebenen Raster auf Leiterbahnen einer Platine befestigt sind, die die Unterseitenkontaktmetallisierungen zeilen- oder spaltenweise untereinander elektrisch leitend verbinden. Die Oberseitenkontaktmetallisierungen sind als Bondpad ausgebildet und mittels Bonddrähten spalten- bzw. zeilenweise untereinander elektrisch leitend verbunden. Zum Schutz gegen mechanische Beschädigung ist über den LED-Chips meist eine durchsichtige Kunststoffplatte angeordnet, die zusammen mit der Platine in ein Kunststoffgehäuse eingebaut ist.

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Bei sogenannten intelligenten LED-Anzeigevorrichtungen, die z. B. unter der Bezeichnung &ldquor;Intelligent Display®" im Handel und derzeit nach dem oben beschriebenen Prinzip aufgebaut sind, sind die Zeilen und Spalten an eine elektronische Ansteuerschaltung angeschlossen, die die LED-Chips derart mit Strom bzw. Stromimpulsen versorgt (Pulscode-Modulation), daß sie nach einem vorgegebenen Muster aufleuchten. Die Ansteuerschaltung kann beispielsweise auf der Rücksteite der Platine oder auch extern angebracht sein. Solche intelligenten LED-Anzeigevorrichtungen werden z. B. in Mobiltelefonen zur Telefonnummern- und Betriebszustandsanzeige eingesetzt, da sie selbstleuchtend sind und daher keine zusätzliche Beleuchtung, wie sie beispielsweise bei LCD-Displays notwendig ist, benötigen.

Die oben beschriebenen bekannten LED-Vorrichtungen werden mittels herkömmlicher Die- und Wirebondtechniken hergestellt. Die Oberseitenkontaktmetallisierungen sind als Bondpads ausgebildet und decken damit einen Teil der Lichtaustrittsflä-0 chen der LED-Chips ab. Damit das Verhältnis von Lichtaustrittsf lache zu Bondpadflache und somit die Lichtausbeute aus einem LED-Chip nicht zu gering wird, darf bei den heute zur Verfügung stehenden herkömmlichen Bondtechniken der Querschnitt des LED-Chips in Draufsicht 0,2 &khgr; 0,2 mm² nicht unterschreiten.

Die Kosten, das Gewicht und die Abmessungen der o. g. LED-Vorrichtungen sind im wesentlichen von der Größe der LED-Chips abhängig. Ebenso ist die Leuchtpunktdichte (Anzahl der 0 Leuchtdioden pro Flächeneinheit) und damit auch die Bildqualität der oben beschriebenen LED-Displays im wesentlichen von der Größe der einzelnen LED-Chips und deren Abstand voneinander abhängig. Eine Verringerung der Baugröße der LED-Chips ist daher besonders erstrebenswert.
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Eine Reduktion der Chipfläche auf beispielsweise 0,15 &khgr; 0,15 mm² würde eine deutliche Reduzierung der Bondpadflache erfordern, um nicht gleichzeitig die Lichtausbeute aus dem LED-Chip drastisch zu verschlechtern. Dies würde aber bei einem Einsatz herkömmlicher Bondtechniken erhebliche technische Probleme mit sich bringen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine LED-Vorrichtung zu entwickeln, bei der die Größe der LED-Chips verringert ist. Gleichzeitig soll diese LED-Vorrichtung eine geringe Baugröße und ein geringes Gewicht aufweisen, kostengünstig herstellbar sein und hohe mechanische und thermische Stabilität besitzen.

Diese Aufgabe wird durch eine LED-Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der über der Oberseitenkontaktmetallisierung ein lichtdurchlässiger erster Leiterbahnträger angeordnet ist, an dem der erste elektrische Leiter angebracht ist.

Die Erfindung kann sowohl bei Vorrichtungen mit einer Mehrzahl von LED-Chips als auch bei Vorrichtungen mit einem einzigen LED-Chip verwendet werden.

5 Da es bei der erfindungsgemäßen LED-Vorrichtung nicht erforderlich ist, die Oberseitenkontaktmetallisierung des LED-Chips mit einem Bonddraht zu versehen, kann vorteilhafterweise erstens die Oberseitenkontaktmetallisierung bedeutend kleiner ausgebildet sein als bisher und ist zweitens nicht mehr die Positionierungstoleranz eines zur Herstellung eingesetzten Drahtbonders der entscheidende Parameter für die Größe des LED-Chips, sondern die Genauigkeiten, mit der der LED-Chip und der erste elektrische Leiter auf dem ersten Leiterbahnträger positioniert werden können. Darüberhinaus kann auch der Querschnitt des^ersten elektrischen Ije^t^rs gegen-

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über dem Drahtdurchmesser herkömmlicher Bonddrähte deutlich verringert werden. Aus diesen Gründen ist es mit der erfindungsgemäßen LED-Vorrichtung möglich, die Abmessungen des LED-Chips zu verringern und damit die Leuchtpunktdichte von LED-Displays zu erhöhen. Außerdem kann vorteilhafterweise bei der erfindungsgemäßen LED-Vorrichtung die Lichtausbeute aus den LED-Chips gegenüber der herkömmlich verwendeter LED-Chips verbessert sein.

Die erfindungsgemäße LED-Vorrichtung hat den Vorteil, daß LED-Chips mit den Abmessungen von z. B. 0,15 &khgr; 0,15 mm², 0,12 &khgr; 0,12 mm² oder noch kleiner verwendet werden können. Dadurch können vorteilhafterweise die Materialkosten für LED-Vorrichtungen und deren Gewicht deutlich gesenkt werden. Zudem kann vorteilhafterweise der Stromverbauch der erfindungsgemäßen LED-Vorrichtung gegenüber dem herkömmlicher LED-Vorrichtungen reduziert werden, da die Lichtausbeute von LED-Chips meist überproportional mit der Stromdichte ansteigt.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Oberseitenkontaktmetallisierung eines jeden LED-Chips mehrere in einem Abstand voneinander angeordnete Kontaktmetallisierungsstreifen aufweist. Damit ist es möglich, bei einem LED-Chip die von der Oberseitenkontaktme-5 tallisierung abgedeckte Chipoberfläche weiter zu verringern und damit die Lichtausbeute aus dem LED-Chip zu erhöhen.

Von Vorteil ist weiterhin, wenn sich die Kontaktmetallisierungsstreifen und der dem LED-Chip zugeordnete erste elektrisehe Leiter kreuzen. Damit lassen sich die zulässigen Positionierungstoleranzen für den LED-Chip, den ersten elektrischen Leiter und den ersten Leiterbahnträger vorteilhafterweise deutlich erhöhen.

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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß jeder erste elektrische Leiter eine Mehrzahl von in einem Abstand zueinander auf dem ersten Leiterbahnträger aufgebrachte Leiterbahnmetallisierungsstreifen aufweist. Dadurch ist vorteilhafterweise der von Metallisierungen abgedeckte Bereich auf dem ersten Leiterbahnträger nochmals reduziert .

Um die Kontaktierungssicherheit zwischen den Leiterbahnmetallisierungsstreifen und der Oberseitenkontaktmetallisierung zu verbessern, weisen bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Leiterbahnmetallisierungsstreifen im Kontaktbereich zur Oberseitenkontaktmetallisierung Verbreiterungen, beispielsweise in Form von Querstegen auf. 15

Um mögliche Reflexionsverluste innerhalb der LED-Vorrichtung zu verhindern, können freie Zwischenräume zwischen den Lichtaustrittsflächen des LED-Chips und dem ersten Leiterbahnträger oder auch der gesamte freie Zwischenraum zwischen dem 0 ersten und dem zweiten Leiterbahnträger vorteilhafterweise mit einem optischen Koppelmedium gefüllt sein, das interne Reflexionen in der LED-Vorrichtung vermindert.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind eine Mehrzahl von LED-Chips in einem vorgegebenen Raster angeordnet. Die LED-Chips sind bezüglich ihrer Oberseitenkontaktmetallisierungen mindestens in zwei erste Gruppen und bezüglich ihrer Unterseitenkontaktmetallisierungen mindestens in zwei zweite Gruppen unterteilt. Die Oberseitenkontaktme-0 tallisierungen der jeweils zu einer ersten Gruppe gehörenden LED-Chips sind mittels einer Mehrzahl von ersten elektrischen Leitern und die Unterseitenkontaktmetallisierungen der jeweils zu einer zweiten Gruppe gehörenden LED-Chips sind mittels einer Mehrzahl von zweiten elektrischen Leitern unter-5 einander verbunden. Die Leuchtpunktdichte derartiger LED-Vor-

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richtungen ist gegenüber der bekannter LED-Displays deutlich erhöht.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen LED-Vorrichtung besteht darin, die LED-Chips auf einem zweiten Leiterbahnträger, der aus einer Mehrzahl von separaten mit zweiten elektrischen Leitern, z. B. Metallisierungen, versehenen Trägerbalken besteht, anzuordnen. Dadurch kann bei Verwendung von Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten für den ersten und den zweiten Leiterbahnträger eine Verringerung der mechanischen Spannungen innerhalb der Anzeigevorrichtung erzielt werden. Idealerweise ist jeder zweite elektrische Leiter auf einem gesonderten Trägerbalken aufgebracht oder ausgebildet.

Anstelle der Trägerbalken kann als zweiter Leiterbahnträger eine einteilige Bodenplatte, auf der die zweiten elektrischen Leiter aufgebracht oder ausgebildet sind, verwendet sein.

Unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizientenen von in der LED-Vorrichtung eingesetzten Materialien können bekannterweise bei Temperaturschwankungen mechanische Spannungen hervorrufen, die beispielsweise zu Schädigungen der LED-Chips führen können. Um dies so weit als möglich zu unterbinden, sind bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung der erste und der zweite Leiterbahnträger aus Materialien hergestellt, die ähnliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die zweiten elektrischen Leiter oder Verbindungsmittel zwischen den Unterseitenkontaktmetallisierungen und den zweiten elektrischen Leitern plastisch oder elastich verformbar ausgebildet sind. Damit können Toleranzen in den

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Chipabmessungen und/oder Unebenheiten des ersten und/oder zweiten Leiterbahnträgers ausgeglichen werden.

Zur Erfüllung des gleichen Zwecks ist es ebenso denkbar, einen der beiden oder beide Leiterbahnträger vorteilhafterweise als Folie auszubilden, die mit Leiterbahnen versehen ist.

Selbstverständlicherweise sind auch sämtliche dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kombinationen der oben genannten Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Weitere Vorteile, Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren 1 bis 7. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Figur 2a eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf

0 das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2b eine schematische Darstellung eines Schnittes durch

das zweite Ausführungsbeispiel entlang der in Figur

2a eingezeichneten Linie A-A; 25

Figur 2c eine schematische Darstellung eines Schnittes durch

das zweite Ausführungsbeispiel entlang der in Figur

2a eingezeichneten Linie B-B;

Figur 3a eine schematische Darstellung eines im zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten LED-Chips;

Figur 3b eine schematische Darstellung der Draufsicht auf einen im zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten LED-

5 Chips;

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Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen LED-Vorrichtung;
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Figur 5 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen LED-Vorrichtung, bei der zwischen den LED-Chips und dem ersten Leiterbahnträger ein optisches Koppelmedium angeordnet ist; 10

Figur 6 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen LED-Vorrichtung, bei der Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Leiterbahnträger mit einem optischen Koppelmedium gefüllt ist. 15

Figur 7 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen LED-Vorrichtung, bei der der zweite Leiterbahnträger elektrisch leitende Durchführungen aufweist .
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Bei der LED-Vorrichtung 1 von Figur 1 weist der LED-Chip 2 einen Halbleiterkörper 5, eine Oberseitenkontaktmetallisierung 8 und eine Unterseitenkontaktmetallisierung 6 auf. Der Halbleiterkörper 5 besteht beispielsweise aus einer herkömmliehen lichtemittierenden Schichtenfolge aus III/V-Halbleitermaterialien oder aus anderen zur Herstellung von LED-Chips geeigneten Materialkombinationen (man vgl. dazu und zu den Materialien für die Oberseiten- 8 und die Unterseitenkontaktmetallisierung 6 die Figuren 2a und 2b mit zugehörigem Be-0 schreibungsteil).

Über dem LED-Chip 2 ist ein lichtdurchlässiger erster Leiterbahnträger 15 mit einem ersten elektrischen Leiter 16 angeordnet. Der erste Leiterbahnträger 15 ist z. B. aus Glas, Kunststoff, Halbleitermaterial (z. B. SiC für &lgr; > 400nm, GaP

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für &lgr; > 550nm, GaAs für &lgr; > 900nm usw.) oder einem anderen geeigneten lichtdurchlässigen Material gefertigt und als erster elektrischer Leiter ist beispielsweise eine mittels Aufdampfen oder Sputtern aufgebrachte Schicht aus Au, Al, einer Al-Basislegierung oder einem anderen geeigneten elektrisch leitenden Werkstoff verwendet.

Der erste elektrische Leiter 16 ist mit der Oberseitenkontaktmetallisierung 8 beispielsweise mittels eines metallisehen Lotes (z. B. PbSn-Lot) oder mittels eines elektrisch leitenden Klebstoffes verbunden. Zum Löten kann z. B. ein Laserlötverfahren eingesetzt werden, bei dem der Laserstrahl durch den ersten Leiterbahnträger 15 hindurch zur Lötstelle geführt ist.

Unterhalb des LED-Chips 2 befindet sich ein zweiter Leiterbahnträger 31 der beispielsweise aus Glas, Glaskeramik, Kunststoff, Halbleitermaterial oder Metall besteht. Im Falle der Verwendung eines isolierenden Materials für den zweiten Leiterbahnträger 31 ist auf diesem ein zweiter elektrischer Leiter 13, beispielsweise in Form einer Schicht aus Au, Al und/oder einem anderen geeigneten elektrisch leitenden Material ausgebildet. Im Falle eines zweiten Leiterbahnträgers aus Halbleitermaterial kann der zweite elektrische Leiter 13 als hochdotiertes Gebiet ausgebildet sein. Der zweite elektrische Leiter 13 bzw. der Leiterbahnträger 31 ist z. B. mittels eines Verbindungsmittels 14 aus metallischem Lot, Klebstoff usw. mit der Unterseitenkontaktmetallisierung 6 elektrisch leitend verbunden.

Um mögliche Toleranzen in der Größe verschiedener LED-Chips und/oder Unebenheiten der Leiterbahnträger 15, 31 auszugleichen, kann das Verbindungsmittel 14, der zweite elektrische Leiter 13, der erste Leiterbahnträger 15 und/oder der zweite

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Leiterbahnträger 31 plastisch oder elastisch verformbar ausgebildet sein.

Bei dem in den Figuren 2a bis 2c dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen LED-Vorrichtung 1 sind die LED-Chips 2 in Zeilen 3 und Spalten 4 angeordnet. Die LED-Chips 2 weisen jeweils einen Halbleiterkörper 5, eine Unterseitenkontaktmetallisierung 6 und eine aus drei Metallisierungsstreifen 7 bestehende Oberseitenkontaktmetallisierung 8 auf.

Der Halbleiterkörper 5 - man vgl. dazu die Figuren 3a und 3b - setzt sich beispielsweise aus einem &eegr;-leitenden GaP-Substrat 9, einer über dem Substrat 9 angeordneten n-leitenden GaAsP-Schicht 10 und einer über der GaAsP-Schicht 10 angeordneten p-leitenden GaAsP-Schicht 11 zusammen. Er kann jedoch auch jede andere zur Herstellung von Leuchtdioden geeignete Materialkombination bzw. Schichtenfolge aufweisen. Bekannt sind z. B. Leuchtdioden aus Ga_xAl_x-XAs (0 < &khgr; < 1) , (GaAlIn)P, Ga_xIn_x-xAs_yPx-_y (0 < &khgr; < 1; 0 < y < 1) , Ga_xAl_x-XN (0 < &khgr; < 1) , Ga_xIn_x-xN (0 < &khgr; < 1) , ZnSe und/oder SiC.

Die Kontaktmetallisierungsstreifen 7 sind beispielsweise mittels Aufdampfen oder Sputtern hergestellt. Im zweiten Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um p-Metallisierungen, die sich z. B. jeweils aus einer auf der p-leitenden GaAsP-Schicht 11 aufgebrachten Ti-Schicht 23, einer über der Ti-Schicht 23 angeordneten Pt-Schicht 24 und einer über der Pt-Schicht 23 angeordneten AuSn-Schicht 25 zusammensetzen. Die 0 Art des Metalls und die Schichtenfolge für die Oberseitenkontaktmetallisierungen 8 ist natürlich von der jeweiligen Materialkombination der verwendeten Halbleiterkörper 5 abhängig. Der Fachmann kann selbstverständlicherweise jede ihm für das jeweilige Halbleitermaterial als geeignet bekannte Metalli-5 sierung verwenden.

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Die Unterseitenkontaktmetallisierungen 6 weisen beispielsweise ebenfalls einen Dreischichtaufbau auf, bestehend aus einer AuGe-Schicht 26 (99:1), einer Ni-Schicht 27 und einer Au-Schicht 28. Auch hier ist die Art des eingesetzten Metalls von der Materialkombination des Halbleiterkörpers 5 abhängig.

Unterhalb den LED-Chips 2 befindet sich eine Mehrzahl von Trägerbalken 12, auf deren Oberseite jeweils ein zweiter elektrischer Leiter 13, z. B. in Form einer Metallisierungsschicht 32, aufgebracht ist. Jeder LED-Chip 2 ist mittels eines elektrisch leitenden Verbindungsmittels 14, z. B. ein metallisches Lot oder ein elektrisch leitender Klebstoff, mit dem zugeordneten zweiten elektrischen Leiter 13 verbunden.

Die Trägerbalken 12 sind so angeordnet, daß der zweite elektrische Leiter 13 jeweils eines Trägerbalkens 12 die Unterseitenkontaktmetallisierungen 6 der jeweils zu einer Zeile 3 gehörenden LED-Chips 2 untereinander elektrisch leitend verbindet .

Die Trägerbalken 12 können beispielsweise aus Kunststoff, Glaskeramik, Glas, Halbleitermaterial, Epoxydharz, Pertinax oder aus einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Die zweiten elektrischen Leiter 13 bestehen beispielsweise aus Cu, Al, einer Al-Basislegierung oder aus einem anderen geeigneten metallischen Werksoff und sind beispielsweise mittels Aufdampfen oder Sputtern auf die Trägerbalken 12 aufgebracht. Ebenso ist es denkbar, für die Trägerbalken 12 an sich ein elektrisch leitendes Material, wie beispielsweise 0 Cu, oder ein Halbleitermaterial, wie z. B. Si, zu verwenden. Im Falle von elektrisch leitenden Trägerbalken 12 sind keine Metallisierungsschichten 32 erforderlich und im Falle von Trägerbalken 12 aus Halbleitermaterial können anstelle der Metallisierungsschichten 32 die Oberseiten der Trägerbalken

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12 hochdotiert sein und damit eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufweisen.

Oberhalb der LED-Chips 2 befindet sich ein lichtdurchlässiger Leiterbahnträger 15, der beispielsweise aus Glas, Kunststoff, Halbleitermaterial oder aus einem anderen geeigneten Werkstoff besteht. Der Leiterbahnträger 15 weist eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Leiterbahnen auf, von denen wiederum jede aus drei parallel zueinander verlaufenden Leiterbahnmetallisierungsstreifen 17 besteht und einen ersten elektrischen Leiter 16 bildet. Die Leiterbahnen sind derart angeordnet, daß jeweils die Oberseitenkontaktmetallisierungen 8 der zu einer Spalte gehörenden LED-Chips 2 untereinander elektrisch leitend verbunden sind.

Die Leiterbahnmetallisierungsstreifen 17 bestehen beispielsweise wiederum aus Au, Al, einer Al-Basislegierung oder aus einem anderen geeigneten metallischen Werkstoff und sind beispielsweise mittels Aufdampfen oder Sputtern auf dem Leiterbahnträger 15 aufgebracht. Die Zahl der Leiterbahnmetallisierungsstreifen 17 ist beliebig und nicht auf drei beschränkt. Im Falle eines Leiterbahnträgers 15 aus Halbleitermaterial wie zum Beispiel Si, können die ersten elektrischen Leiter 16 als hochdotierte Streifen im Leiterbahnträger 15 ausgebildet sein.

Am unteren Ende von jeder Spalte 4 befindet sich zwischen dem Leiterbahnträger 15 und einer Anodenanschlußplatte 2 0 jeweils ein sogenannter Jumper-Chip 18, beispielsweise ein Silizium-Chip, der die ersten elektrischen Leiter 16 elektrisch leitend mit einer auf der Anodenanschlußplatte 2 0 befindlichen Anodenanschlußmetallisierung 19 auf verbindet. Damit sind sämtliche Anschlüsse für das aus Zeilen 3 und Spalten 4 bestehende LED-Feld in einer Ebene angeordnet, was sich vorteilhaft für die weiteren Herstellungsprozesse, wie bei-

It·· &diams; '

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spielsweise Anschließen an eine elektrische Ansteuerschaltung, auswirkt.

Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle erwähnt, daß die Zahl der Kontaktmetallisierungsstreifen 7 je Oberseitenkontaktmetallisierung 8 und die Zahl der Leiterbahnmetallisierungsstreifen 17 je ersten elektrischen Leiter 16 beliebig sein kann und nicht auf drei beschränkt ist.

· Das in Figur 4 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen LED-Vorrichtung unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen nur dadurch, daß anstelle der Trägerbalken 12 eine einzige Bodenplatte 21 verwendet ist. Auf dieser Bodenplatte 21, die beispielsweise aus Glas, Glaskeramik, Halbleitermaterial, aus Kunststoff (z. B. HT-Thermoplast) oder aus einem anderen geeigneten Werkstoff besteht, sind zweite elektrische Leiter 13 - beispielsweise mittels Aufdampfen oder Sputtern hergestellte Metallisierungsschichten - aufgebracht, die entsprechend dem zweiten 0 Ausführungsbeispiel die Unterseitenkontaktmetallisierungen 6 der jeweils zu einer Zeile gehörenden LED-Chips 2 untereinander elektrisch leitend verbinden. Ebenso sind auf dieser Bodenplatte 21 Anodenanschlußmetallisierungen 19 aufgebracht, die über Jumper-Chips 18 mit den ersten elektrischen Leitern 16 elektrisch leitend verbunden sind. Die restlichen Bestandteile der LED-Vorrichtungen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nach Figur 3 entsprechen denen des zweiten Ausführungsbeispieles nach Figur 2a und sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Im Falle einer Bodenplatte 21 aus Halbleitermaterial, wie z. B. Si, können anstelle von Metallisierungsschichten und/oder der Anodenanschlußmetallisierungen 19 in der Bodenplatte 21 hochdotierte Gebiete ausgebildet sein, die die zweiten elektrischen Leiter 13 bzw. die Anodenanschlüsse bilden.

· &Sgr; *&idigr;

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Beim dritten Ausführungsbeispiel ist von wesentlicher Bedeutung, daß für die Bodenplatte 21 und für den ersten Leiterbahnträger 15 möglichst Materialien verwendet sind, die einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Eine stark unterschiedliche thermische Ausdehnung von Bodenplatte 21 und Leiterbahnträger 15 würde nämlich bei Temperaturschwankungen zu erheblichen mechanischen Spannungen in der LED-Vorrichtung 1 führen,die bekannterweise die Funktionseigenschaften und die Alterungsbeständigkeit von LED-Vorrichtungen beeinträchtigen können.

Um die Lichtauskopplung aus der LED-Vorrichtung 1 zu erhöhen, kann, wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt, zwischen der Lichtaustrittsflache eines jeden LED-Chips 2 und dem Leiterbahnträger 15 ein Koppelmedium 22 angeordnet sein bzw. der Zwischenraum zwischen Trägerbalken 12/Bodenplatte 21 und Leiterbahnträger 15 mit einem Koppelmedium 22 ausgefüllt sein. Das Koppelmedium 22 kann beispielsweise aus Epoxidharz, SiIi-0 kon oder aus einem anderen dem Fachmann als geeignet bekannten Material bestehen.

Denkbar ist auch, daß die LED-Chips nicht in Zeilen und Spalten sondern diagonal, ringförmig oder in anderer Art und Weise angeordnet und in erste und zweite Gruppen verschaltet sind.

Bei Verwendung einer Bodenplatte 21 als Träger für die zweiten elektrischen Leiter 13 kann die elektronische Ansteuer-0 schaltung 2 9 (Fig. 4) für die LED-Vorrichtung 1 auf der Rückseite der Bodenplatte 21 angeordnet sein.

Weiterhin ist es denkbar, daß die Unterseitenkontaktmetallisierungen 6 und/oder die zweiten elektrischen Leiter 13 mittels elektrisch leitender Durchführungen (Vias) 30 (man vgl.

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Fig. 7) durch die Bodenplatte 21 hindurch mit der elektronischen Ansteuerschaltung 29 verbunden sind. Mit dieser Weiterbildung der Erfindung ist die Herstellung eines Kontinuums aus LED-Chips 2 möglich.
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Weiterhin ist es möglich die Bodenplatte als sogenannte MuI-tilayer-Platine auszubilden, wodurch die notwendige Fläche für die Leiterbahnanordnung der Bodenplatte 21 verringert werden kann.

Um beim zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel mögliche Toleranzen in den Abmessungen der LED-Chips und/oder Unebenheiten des ersten und/oder des zweiten Leiterbahnträgers 15 bzw. 31 auszugleichen, können vorteilhafterweise der erste Leiterbahnträger 15, der zweite Leiterbahnträger 31, die ersten elektrischen Leiter 13, die zweiten elektrischen Leiter und/oder das Verbindungsmittel 14 plastisch oder elastisch verformbar ausgebildet sein. Demgemäß kann der erste Leiterbahnträger 15 und/oder der zweite Leiterbahnträger 31 als strukturiert leitfähige Folie ausgebildet sein.

Claims

1. LED-Vorrichtung (1), bei der mindestens ein LED-Chip (2) mit mindestens einer Oberseitenkontaktmetallisierung (8) vorgesehen ist und die Oberseitenkontaktmetallisierung (8) mit mindestens einem ersten elektrischen Leiter (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß über der Oberseitenkontaktmetallisierung (8) ein lichtdurchlässiger erster Leiterbahnträger (15) angeordnet ist, an dem der erste elektrische Leiter (16) angebracht ist.

2. LED-Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Oberseitenkontaktmetallisierung (8) mehrere in einem Abstand voneinander angeordnete Kontaktmetallisierungsstreifen (7) aufweist.

3. LED-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Oberseitenkontaktmetallisierung (8) den dieser zugeordneten ersten elektrischen Leiter (16) kreuzt.

4. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste elektrische Leiter (16) eine Mehrzahl von in einem Abstand zueinander auf dem ersten Leiterbahnträger (15) aufgebrachten Leiterbahnmetallisierungsstreifen (17) aufweist.

5. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der LED-Chip (2) mindestens eine Unterseitenkontaktmetallisierung (6)aufweist, die mit einem auf einem zweiten Leiterbahnträger (31) angeordneten zweiten elektrischen Leiter (13) elektrisch leitend verbunden ist.

6. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein freier Zwischenraum zwischen einer Lichtaustrittsfläche des LED-Chips (2) und dem ersten Leiterbahnträger (15) mit einem optischen Koppelmedium (22) gefüllt ist.

7. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine Mehrzahl von LED-Chips (2) nach einem vorgegebenen Raster angeordnet sind,

b) die LED-Chips (2) bezüglich ihrer Oberseitenkontaktmetallisierungen (8) mindestens in zwei erste Gruppen (4) und bezüglich ihrer Unterseitenkontaktmetallisierungen (6) mindestens in zwei zweite Gruppen (3) unterteilt sind,

c) die Oberseitenkontaktmetallisierungen (8) der jeweils zu einer ersten Gruppe gehörenden LED-Chips (2) untereinander mittels einer Mehrzahl von ersten elektrischen Leitern (16) verbunden sind und

d) die Unterseitenkontaktmetallisierungen (6) der jeweils zu einer zweiten Gruppe gehörenden LED-Chips (2) untereinander mittels einer Mehrzahl von zweiten elektrischen Leitern (13) verbunden sind.

8. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von LED- Chips (2) in Zeilen und Spalten angeordnet ist.

9. LED-Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (16) und die zweiten elektrischen Leiter (13) an eine Ansteuerschaltungsanordnung (29) angeschlossen sind.

10. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiterbahnträger (31) aus einer Mehrzahl von unterhalb der Anzahl von LED-Chips (2) angeordneten Trägerbalken (12) besteht.

11. LED-Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zweite elektrische Leiter (13) auf einem separaten Trägerbalken (12) aufgebracht oder ausgebildet ist.

12. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiterbahnträger (31) eine Bodenplatte (21) ist.

13. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (15) und der zweite Leiterbahnträger (31) aus Materialien bestehen, die einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.

14. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leiterbahnträger (15) aus einem elastischen Material gefertigt ist.

15. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiterbahnträger (31) aus einem elastischen Material gefertigt ist.

16. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der zweiten Leiter federnd ausgebildet ist.

17. LED-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl der zweiten elektrischen Leiter mittels elastisch oder plastisch verformbarer Verbindungsmittel (14) mit einer Anzahl der Unterseitenkontaktmetallisierungen (6) elektrisch leitend verbunden sind.