專利名稱：發(fā)光二極管模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的LED模塊(LED，發(fā)光二極管)。
譬如從IEICE Trans.Electron.，卷E80-C，第二期，1997年2月，中公開了LED模塊。其中說明了一種具有硅襯底的LED模塊，該硅襯底呈現(xiàn)許多刻蝕的凹槽，在這些凹槽中分別布置了一個(gè)LED芯片。凹槽的斜立的壁在此用作為發(fā)射射束的反光器。
對(duì)于許多用途需要具有微小尺寸和高亮度的LED模塊。這些模塊尤其適合作為與譬如象投影儀那樣的成像光學(xué)系統(tǒng)相結(jié)合的半導(dǎo)體光源。
原則上可以如下來實(shí)現(xiàn)LED模塊亮度的提高，即提高各個(gè)發(fā)光體的封裝密度，其中，同時(shí)保持或放大了光學(xué)的輸出功率。
在進(jìn)展的微型化情況下，問題在于散去在變得越來越小的空間中所產(chǎn)生的電損耗熱。
本發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)造一種具有高亮度的LED模塊，該LED模塊具有各個(gè)LED的盡可能高的封裝密度，并同時(shí)可以成本有利地加以制造。此外本發(fā)明的任務(wù)是說明這種LED模塊的一種多重裝置。
通過按權(quán)利要求1的LED模塊或按權(quán)利要求30的多重裝置來解決該任務(wù)。從屬權(quán)利要求說明了本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案。
按本發(fā)明規(guī)定了在載體上安放許多LED，其中，該載體含有至少一個(gè)半導(dǎo)體層，并在載體的平的主面上布置了LED。在此情況下LED應(yīng)首先理解為LED芯片，也就是具有接觸面的發(fā)光二極管半導(dǎo)體本體。此外在本發(fā)明中也可以采用另外的輻射發(fā)射體。除了發(fā)光二極管之外這一般還包括熒光二極管，譬如激光二極管和超輻射器。這種輻射發(fā)射體尤其適合于半導(dǎo)體本體的形式。
在此安排了不同的結(jié)構(gòu)用于在LED和LED模塊的環(huán)境之間的電和熱的連接。主要穿過載體來進(jìn)行電損耗熱的導(dǎo)出。對(duì)于LED的供電優(yōu)選在載體表面上構(gòu)成了單獨(dú)的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。
有利地通過在載體平的主面上布置LED，LED的特別高的封裝密度是可能的。此外很薄地實(shí)施載體因此是可能的，通過這種很薄的實(shí)施減少了載體的熱阻力，并方便了損耗熱的散出。
優(yōu)選將硅或砷化鎵用作為載體中半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體材料。此外也可以采用良好導(dǎo)熱的陶瓷類的材料，譬如象氮化鋁或氮化硼，或譬如象碳化硅的碳化物。以下將概念″半導(dǎo)體″應(yīng)理解為這些化合物以及其衍生的、在制造半導(dǎo)體時(shí)通常采用的材料。
這種材料，尤其是硅有利地呈現(xiàn)高的導(dǎo)熱能力，并因此很好地適合于作為導(dǎo)熱載體的材料。此外在半導(dǎo)體工業(yè)中常常采用所述的材料，并在那里是可以容易獲得的。在安放LED的側(cè)面上所述的載體優(yōu)選地由電絕緣層定界。因而阻礙了LED的并聯(lián)，使得能夠獨(dú)有地連接這些LED。此外也可以構(gòu)成多個(gè)絕緣層，在這些絕緣層之間布置了導(dǎo)電的層。在這種擴(kuò)展方案中可以有利地實(shí)現(xiàn)各個(gè)發(fā)光體的復(fù)合的連接。
譬如可以借助公知的方法以氧化硅層或氮化硅層的形式形成絕緣層。優(yōu)選將所述的絕緣層實(shí)施為兩層的，其中，將氮化硅層安放到氧化硅層上?？梢匀绱吮〉貙?shí)施該絕緣層，使得它不影響載體的導(dǎo)熱能力。此時(shí)，這種絕緣層的特點(diǎn)在于高的絕緣度，以及對(duì)環(huán)境影響的，尤其對(duì)潮濕的大的耐久性。
在本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案中，在載體上構(gòu)成了各個(gè)互相分開的導(dǎo)電區(qū)，各個(gè)LED直接或通過中間層被安放到這些區(qū)上。在此情況下具有高反射能力的導(dǎo)電區(qū)是特別優(yōu)選的，這些區(qū)通過反射在載體方向上輻射出的射束分量來提高LED模塊的發(fā)光效率。譬如鋁特別適合于作為這種具有高反射能力的導(dǎo)電區(qū)的材料。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的擴(kuò)展方案在于在導(dǎo)電區(qū)上構(gòu)成單獨(dú)的芯片接頭區(qū)，這些芯片接頭區(qū)在同時(shí)良好的觸點(diǎn)閉合的情況下確保了半導(dǎo)體本體的耐久而可靠的固定。芯片接頭區(qū)特別適合用薄金屬層的堆疊形式，其中，各個(gè)層優(yōu)選含有鈦或象金或鉑的貴金屬。
在本發(fā)明的一個(gè)有利的改進(jìn)方案中，將載體以背向LED的側(cè)面安放到冷卻體上，該冷卻體優(yōu)選構(gòu)成為金屬層或金屬塊。這種金屬層具有很高的導(dǎo)熱能力，并因此改善了從LED模塊中的散熱。同時(shí)還提高LED模塊的機(jī)械穩(wěn)定性。因此可以有利地創(chuàng)造一個(gè)具有很高亮度和有效散熱的緊密封裝的LED模塊。
銅或鋁由于它們的高導(dǎo)熱能力尤其適合作為冷卻體的材料。冷卻體是優(yōu)選借助焊料或?qū)岬恼澈蟿┡c載體相連接的，由此同樣確保了良好的熱過渡。
在本發(fā)明中優(yōu)選將在工作中各自發(fā)射不同顏色光的LED(以下也簡(jiǎn)稱為LED顏色)安裝在載體上。因此利用本發(fā)明可以生成混合顏色的光，其中，附加地從由各個(gè)LED所發(fā)射光的顏色中產(chǎn)生發(fā)射光的顏色。
通過各個(gè)LED的相應(yīng)不同的導(dǎo)通電流可以有利地調(diào)節(jié)混合光的顏色。
一種用于確定混合顏色的另外的可能性在于，在一個(gè)LED模塊中以各自不同的數(shù)量來采用相同顏色的LED。兩種可能性可以既多重地，也交替地被采用，其中，后者具有工作電流較均勻地分布到各個(gè)LED上的優(yōu)點(diǎn)，而前者在工作中較靈活，并實(shí)現(xiàn)色品位置的精調(diào)。
在本發(fā)明中特別優(yōu)選共同地，譬如按相等的數(shù)量來采用發(fā)射具有紅色、綠色和蘭色光譜段中的中心波長的光的LED。因此創(chuàng)造了一個(gè)在相應(yīng)導(dǎo)通電流時(shí)具有高亮度的發(fā)射白色光的LED模塊。此外通過變化各個(gè)LED的導(dǎo)通電流可以發(fā)射不同顏色的光，其中，覆蓋了顏色空間的大部分。尤其可以很準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)白點(diǎn)(無顏色點(diǎn)，色品位置x＝y(tǒng)＝z＝0.33)。因此本發(fā)明可作為白色光源用于生成高強(qiáng)度、無干擾性顏色失真的純白色光。
該LED模塊以大的優(yōu)點(diǎn)適合于作為白熾燈的替代物，并可以譬如用作為投影儀中的白色光源。在此情況下本發(fā)明LED模塊的微小尺寸和高亮度是特別有利的。
這種LED模塊專門適合于作為LCD投影儀中的光源?？梢院芫o湊地實(shí)施用本發(fā)明所裝備的LCD投影儀，其中，所述的光源在壽命、能耗和出現(xiàn)的損耗熱方面優(yōu)于具有白熾絲的常規(guī)光源。本發(fā)明由于這些特性而優(yōu)選適合于移動(dòng)的用途，譬如在汽車領(lǐng)域。
本發(fā)明的一個(gè)其它的優(yōu)點(diǎn)在于LED模塊的可調(diào)光性，即通過變化工作電流來變化亮度。在此與白熾絲相反，在大的亮度范圍中不出現(xiàn)所發(fā)射光的主要的光譜變化。在此譬如可以通過脈寬調(diào)制來實(shí)現(xiàn)工作電流的變化。
在本發(fā)明的一個(gè)有利的擴(kuò)展方案中，在載體上布置了矩陣形式的LED。這允許LED的高封裝密度，并方便了自動(dòng)化制造LED模塊。
此外在載體上以規(guī)則的矩陣形式的圖樣布置了具有各自相同顏色的LED。在此應(yīng)將規(guī)則的布置理解為一種通過一個(gè)或多個(gè)基本圖樣的重復(fù)的相鄰排列而產(chǎn)生的布置。通過這種布置簡(jiǎn)化了LED的控制和減少制造時(shí)的布線工作量。
為了達(dá)到均勻的顏色混合，將LED在它們的顏色方面在矩陣行中以周期性重復(fù)的順序來布置是有利的，其中，各個(gè)矩陣行中的LED布置優(yōu)選是相同的或同類型的。
如果如此來相互疊起地定向各個(gè)矩陣行中的布置，使得在矩陣列中分別布置了同一顏色的LED，則可以很容易串聯(lián)地匯總各自一個(gè)列的相同顏色的LED。
相對(duì)于具有奇數(shù)行號(hào)的矩陣行中的布置，將具有偶數(shù)(在連續(xù)編號(hào)時(shí))行號(hào)的矩陣行中的布置分別向左或向右移動(dòng)一個(gè)列寬度是特別有利的。因此避免了單色的列、抑制了顏色假象的形成和達(dá)到了特別均勻的顏色感覺。同時(shí)可以容易地通過鋸齒形的連接將相同顏色的LED匯總成串聯(lián)電路。
從四個(gè)實(shí)施例的以下說明中結(jié)合附

圖1至4得出本發(fā)明的其它的特征、優(yōu)點(diǎn)和合理性。
圖1展示了本發(fā)明LED模塊的第一實(shí)施例的示意剖面圖，圖2a和圖2b展示了本發(fā)明LED模塊的第二實(shí)施例的示意俯視圖和示意細(xì)節(jié)視圖，圖3a-3e展示了本發(fā)明LED模塊的第三實(shí)施例的示意俯視圖的五個(gè)變型，圖4展示了本發(fā)明LED模塊的第四實(shí)施例的示意俯視圖，圖5展示了本發(fā)明LED模塊的多重裝置的第一實(shí)施例的示意剖面圖，圖6展示了本發(fā)明LED模塊的多重裝置的第二實(shí)施例的示意剖面圖，以及圖7a和7b展示了本發(fā)明LED模塊的載體實(shí)施例的示意俯視圖和示意剖面圖。
在此對(duì)相同的或相同作用的元件配備以同一的參考符號(hào)。
附圖1中所示出LED模塊1的載體2具有按下面所述的LED芯片裝置而結(jié)構(gòu)化的硅襯底5，該硅襯底是焊到銅塊形狀的冷卻體3上的。采用金錫焊料作為焊料4，使得在硅襯底5和銅塊3之間確保機(jī)械穩(wěn)定的連接和有效的熱過渡。替換地也可以借助導(dǎo)熱的粘合劑將硅襯底5與銅塊3相連接。
硅襯底5是形成為多層的。由未摻雜的硅制的層形成襯底本體。在其上安放一個(gè)兩層的絕緣層6，該絕緣層6由一個(gè)氧化硅層7和一個(gè)氮化硅層8組成，其中，氧化硅層7界靠在襯底本體上。
用硅技術(shù)的公知方法可以容易地制造如此形成的兩層的絕緣層6，以及除了電絕緣特性之外絕緣層6的特點(diǎn)尤其在于防止潮濕侵入的巨大耐久性。
將許多彼此分開的金屬面9安放到絕緣層6上，芯片接頭區(qū)10又構(gòu)成在這些金屬面上。金屬面9優(yōu)選由鋁制成。芯片接頭區(qū)10分別具有由三個(gè)薄的金屬層組成的堆疊，從硅襯底5的側(cè)面看這些金屬層由鈦、鉑和金組成。
借助導(dǎo)電的粘合劑分別粘接一個(gè)LED半導(dǎo)體本體11到芯片接頭區(qū)10的金表面上。在半導(dǎo)體本體11和芯片接頭區(qū)10之間的焊連接會(huì)同樣是可能的。
為了進(jìn)一步的接點(diǎn)接觸，半導(dǎo)體本體11在背向載體2的側(cè)面上配備了一個(gè)接觸面12，并用金屬絲連接13彼此相連接。鋁面9既用作為金屬絲接頭區(qū)，也用作為工作中所生成的射束的反光器，這些金屬絲接頭區(qū)分別與所安裝上的半導(dǎo)體本體11的朝向載體2的側(cè)面電連接。
在所示的實(shí)施例中，銅塊3的厚度為3.0mm、硅襯底5的厚度為220μm，以及絕緣層6的厚度為0.62μm。以1.0μm的厚度構(gòu)成鋁層9和以0.3μm的總厚度構(gòu)成芯片接頭區(qū)10。用200μm厚的半導(dǎo)體本體，在600μm×600μm的網(wǎng)格尺寸和260μm×260μm的半導(dǎo)體截面的情況下，總共達(dá)到了涉及一個(gè)網(wǎng)格單元的177K/W的熱阻力。
在靜態(tài)的條件下，在每個(gè)LED的50mW的典型電損耗功率情況下，半導(dǎo)體表面和載體下側(cè)面之間的溫差因此約為8.9K(與網(wǎng)格單元的數(shù)量無關(guān))。
附圖2a中在俯視圖中展示了LED的面形的布置。在載體上總共安裝了180個(gè)LED 11，各60個(gè)具有紅色、綠色和蘭色光譜段中的中心波長的LED。以矩陣形式布置了所述的LED，其中，在每個(gè)矩陣行17a，b中以周期性的順序彼此相鄰地布置了紅色LED 14、綠色LED 15和蘭色LED 16。
此時(shí)，在各個(gè)矩陣行17a，b中的布置是如此彼此疊起地定向的，使得具有奇數(shù)行號(hào)的矩陣行17b分別具有同一的布置，并因此在這些矩陣行17b中彼此上下地分別布置了相同顏色的LED。此時(shí)，應(yīng)將行號(hào)理解為，在通常連續(xù)編號(hào)的矩陣行的情況下從上向下地分別分配給各個(gè)矩陣行的號(hào)。
具有偶數(shù)行號(hào)的矩陣行17a中的LED布置相當(dāng)于具有奇數(shù)行號(hào)的矩陣行17b中的布置，但是相對(duì)于具有奇數(shù)行號(hào)的矩陣行17b而向左移動(dòng)了一個(gè)列寬度。在左邊的邊緣列中僅奇數(shù)的矩陣行17b，而在右邊的邊緣列中僅偶數(shù)的矩陣行17a配備了LED，使得每個(gè)矩陣行含有同一數(shù)量的LED。
通過鋸齒形的串聯(lián)電路，LED的這種總布置實(shí)現(xiàn)了相同顏色的位于上下位置上的LED的布線，并因此實(shí)現(xiàn)了相同顏色LED的簡(jiǎn)單控制。
相對(duì)于在矩陣列中僅布置了相同顏色的LED的布置，所示的布置具有以下的優(yōu)點(diǎn)，即不出現(xiàn)相同顏色的連續(xù)貫穿的線或?qū)蔷€。因此達(dá)到了均勻的混合顏色的發(fā)射，并抑制了干擾性假象的出現(xiàn)。
在矩陣列的方向上進(jìn)行布線，其中，除了在最后一個(gè)矩陣行中的之外，每個(gè)LED的半導(dǎo)體本體11上的接點(diǎn)12是通過金屬絲連接13與相同顏色的對(duì)角地位于其下的LED的鋁面9相連接的。
第一和最后的矩陣行的LED是與遠(yuǎn)在外部的接觸面18上的金屬絲連接相連接的。在工作中通過這些接觸面18分別給相同顏色的布置在兩個(gè)相鄰列中的LED供電。
由于LED串聯(lián)電路，所以可以給模塊供電壓，這些電壓相當(dāng)于多倍的LED電源電壓，并可以無需大的工作量而從通常的移動(dòng)的機(jī)上電源產(chǎn)生這些電壓。由于可以彼此分開地連接相同顏色的LED列，甚至在一個(gè)列失效時(shí)所述的模塊還可有利地繼續(xù)工作。
附圖2b中放大地示出了鋁面9。該面9具有直角的基礎(chǔ)形狀，其中，在一個(gè)角上形成了一個(gè)直角的缺口19，并在相對(duì)棱邊的角中的一個(gè)上放置了相當(dāng)于所述缺口19的稍微較小的面積區(qū)20。
這種造形實(shí)現(xiàn)鋁面9的覆蓋面積的和彼此絕緣的布置。此時(shí)所述的面積區(qū)20形成了金屬絲接頭區(qū)，該金屬絲接頭區(qū)用于接觸分別安放在鋁面9上的半導(dǎo)體本體11。該金屬絲接頭區(qū)是與芯片接頭區(qū)10分隔開的，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體本體11安裝到芯片接頭區(qū)10上時(shí)，焊料或粘合劑殘余可能沉積在芯片接頭區(qū)的周圍，這些殘余使得可靠的金屬絲接點(diǎn)接觸更困難。
布置在偶數(shù)矩陣行17a中的面9相當(dāng)于附圖2b中所示的形狀。奇數(shù)矩陣行17b中的面9通過水平的鏡像從該形狀中得出。這些形狀的交替的布置在有利的短的布線路徑的情況下，實(shí)現(xiàn)了具有鋸齒形布線的所展示的串聯(lián)電路。
如此形成的LED模塊具有約9mm×10mm的棱邊長度，并對(duì)于白色光達(dá)到了77kcd/m2的亮度。因此所述的LED模塊是一種具有可調(diào)節(jié)顏色的光，尤其是一個(gè)具有極高封裝密度和亮度的基于LED的白色光源。
附圖3中展示了有關(guān)LED顏色的其它有利的布置。在附圖3a中所示出的實(shí)施例中，在矩陣行中又以周期性重復(fù)的順序布置了LED。在矩陣列中分別布置了相同顏色的LED。相同顏色的LED的串聯(lián)電路在此情況下是特別簡(jiǎn)單的。
在附圖3b中所示出的實(shí)施例中，在矩陣行中同樣以周期性重復(fù)的順序布置了LED。此時(shí)，從來自位于其上的矩陣行中的第二行起，通過向右移動(dòng)一個(gè)列寬度得出了一個(gè)矩陣行中的布置。甚至在這里通過沿從左上方向右下方的對(duì)角線可以容易地匯總相同顏色的LED。
附圖3c中所示出的實(shí)施例相當(dāng)于附圖2a中所展示的布置。在此情況下已避免了相同顏色的連續(xù)貫穿的線，使得不能產(chǎn)生干擾性的假象，并因此形成了特別均勻發(fā)射的光源。
顯然可以采用附圖3d中所示出LED顏色的兩個(gè)循環(huán)的三元排列。同樣地可以將所有的矩陣行與相應(yīng)的列互換。
在附圖3e中所示出的布置中僅裝備了位于(虛線的)圓形輪廓之內(nèi)的網(wǎng)格位置。該布置與具有相應(yīng)的圓形輸入孔徑的光學(xué)系統(tǒng)相結(jié)合是有利的，譬如象圓柱對(duì)稱的光學(xué)儀器所具有的輸入孔徑那樣。所述的輸入孔徑由所展示的裝置照得通亮。同時(shí)通過在位于輸入孔徑之內(nèi)的網(wǎng)格位置上減少LED的裝備，有利地降低了LED模塊的功率輸入，而不減少光學(xué)系統(tǒng)的照亮。
在該實(shí)施例中，類似于附圖3c而鑒于它們的顏色來布置LED，使得通過鋸齒形的串聯(lián)電路可以在矩陣列的方向上匯總相同顏色的LED。與此相反，已偏離了沿矩陣行的周期性反復(fù)的布置，并提高了綠色LED的數(shù)量，使得在該模塊中總共采用了34個(gè)綠色的、19個(gè)紅色的和16個(gè)蘭色的LED。在LED數(shù)量的這種加權(quán)中，LED模塊在所有LED的相同導(dǎo)通電流的情況下生成白色混合光。
按應(yīng)用情況不同，也可以組合附圖3a-3e中所示布置的各個(gè)特征。顯然也可以采用更簡(jiǎn)單的電路和布置，譬如LED顏色的無序分布，或所有LED的純串聯(lián)電路。在后者的情況下象在附圖3e中那樣，混合光的顏色品位依賴于相同顏色LED的頻度。
附圖4中展示了在預(yù)裝配狀態(tài)下的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。LED模塊1是粘接或焊到銅制底板21的中心上的。用于LED矩陣列供電的接點(diǎn)接頭18是通過導(dǎo)體框架22用射束形向外分布的印制導(dǎo)線引向底板邊緣上的放大的焊接頭23的，其中，如下來分隔和實(shí)施焊接頭23，使得它們可以容易地與用于LED模塊1的控制或供電的電子部件相連接。
在導(dǎo)體框架之上安裝了一個(gè)澆鑄框架24，澆鑄框架的內(nèi)部是用優(yōu)選由譬如象環(huán)氧樹脂的透明反應(yīng)樹脂制的薄的澆鑄層充填的，以便保護(hù)LED模塊。
附圖5中示出了本發(fā)明的一個(gè)其它的實(shí)施例。不同于附圖1中示出的實(shí)施例，在這里在一個(gè)共同的冷卻體3上安裝了多個(gè)LED模塊1，使得形成了LED模塊1的多重裝置。
各個(gè)LED模塊1的構(gòu)造基本上相當(dāng)于附圖1中所展示的LED模塊1，該構(gòu)造包括具有半導(dǎo)體層5和多層絕緣層6的一個(gè)載體2、構(gòu)成在所述載體上的具有芯片接頭區(qū)10的金屬面9、以及固定在其上的LED半導(dǎo)體本體11。
此時(shí)，可以將各個(gè)LED模塊上的LED數(shù)量與獨(dú)有的需求相匹配。譬如每個(gè)LED模塊可以含有一個(gè)紅色LED、兩個(gè)綠色LED和一個(gè)蘭色LED，也就是總共四個(gè)LED。在相應(yīng)地協(xié)調(diào)LED的工作電流的情況下，每個(gè)LED模塊本身形成一個(gè)白色光源。不言自明，LED模塊也適合作為彩色光源，尤其適合于混合顏色的光，其中，LED模塊在所有的情況下有利地具有高的封裝密度，并因此幾乎是點(diǎn)狀的。
在LED模塊1之間布置了印制導(dǎo)線24用于各個(gè)LED模塊的供電。通過金屬絲連接13將工作電流送入各個(gè)LED中。通過這種直接的供電可以彼此獨(dú)立地控制和開關(guān)各個(gè)LED模塊，并進(jìn)一步控制和開關(guān)各個(gè)LED。如果不希望獨(dú)立的控制，這當(dāng)然不排除各個(gè)模塊或LED的串聯(lián)和/或并聯(lián)電路。
優(yōu)選在合適的印制導(dǎo)線載體25上，譬如印制電路板上構(gòu)成所述的印制導(dǎo)線24。為此優(yōu)選采用柔性的印制電路板、或相應(yīng)的印制電路板膜，譬如柔性板。
優(yōu)選將各個(gè)LED模塊1兩維和矩陣狀地布置在冷卻體上。因此可以譬如在一個(gè)共同的冷卻體上匯總具有各四個(gè)LED芯片的32個(gè)LED模塊。具有安放在其上的印制導(dǎo)線24的印制導(dǎo)線載體25在此合理地構(gòu)成格柵的形狀，其中，在格柵孔中布置了LED模塊1。
附圖6中示出了本發(fā)明的一個(gè)其它的實(shí)施例。象在附圖5中所展示的實(shí)施例中那樣，在一個(gè)冷卻體3上安裝了多個(gè)LED模塊1，這些LED模塊1具有布置在其間的印制導(dǎo)線24。在所述的LED模塊1中僅分別示出了載體2和LED 11。詳細(xì)地可以采用象在迄今所說明的LED模塊中那樣的構(gòu)造。與附圖5中所展示的實(shí)施例不同，將一個(gè)反光器26安裝到該裝置上，該反光器26譬如可以坐落在印制導(dǎo)線載體25的背向冷卻體3的側(cè)面上。
所述的反光器具有多個(gè)裂口27，這些裂口的側(cè)面28是至少部分傾斜的，并用作為反光面。在俯視圖中反光器具有一種相當(dāng)于印制導(dǎo)線載體25的，譬如格柵狀的形狀。通過所述的反光器有利地提高了LED模塊的發(fā)光效率。
附圖7a中示出了具有四個(gè)LED的LED模塊用的載體2的俯視圖。譬如在附圖5和6中所展示的實(shí)施例中可以采用這種LED模塊。附圖7b展示沿線A-A的剖面的所屬的視圖。為了清晰起見，尤其不按比例地示出了層厚。
象已經(jīng)說明的那樣，所述的載體包括一個(gè)優(yōu)選含有硅或砷化鎵的半導(dǎo)體層5，以及一個(gè)絕緣層6，該絕緣層又可以具有一個(gè)氧化硅層7和一個(gè)氮化硅層8。
在絕緣層6上布置了四個(gè)彼此分隔和電絕緣的譬如鋁制的金屬面9a，9b，9c和9d，由框架形的結(jié)構(gòu)29鑲嵌這些金屬面。象已經(jīng)說明的那樣，在所述的金屬面上可以構(gòu)成用于安裝LED的芯片接頭區(qū)(未示出)。
框架形的結(jié)構(gòu)29是凸起的，譬如是以直至30μm的，尤其在5μm和25μm之間的厚度構(gòu)成的，并用作為粘附劑用的收容器，這些粘附劑象用于安裝LED的銀導(dǎo)電粘合劑那樣。此時(shí)，框架形的結(jié)構(gòu)29圍繞每個(gè)金屬面或每個(gè)芯片接頭區(qū)形成一個(gè)槽形的容器，該容器防止多余的粘附劑向相鄰的金屬面溢出，并防止因此在各個(gè)LED之間形成短路。
譬如可以由塑料，優(yōu)選聚酰亞胺制造這種框架形的結(jié)構(gòu)，其方法是，借助半導(dǎo)體技術(shù)工藝安放和結(jié)構(gòu)化相應(yīng)的塑料層。
所述的框架形的結(jié)構(gòu)29是與載體的角遠(yuǎn)遠(yuǎn)隔開的，并朝載體中心31方向縮回地構(gòu)成，使得從載體中心31出發(fā)來看，在框架形的結(jié)構(gòu)29之外金屬層9a，9b，9c和9d的部分區(qū)30a，30b，30c和30d是未覆蓋的。這些部分區(qū)30a，30b，30c和30d用作為外部的金屬絲連接用的接頭位置，這些金屬絲連接譬如通向附圖5和6中所展示的印制導(dǎo)線，其中，每個(gè)部分區(qū)與所屬的金屬面導(dǎo)電地相連接。
本發(fā)明借助所述實(shí)施例的闡述顯然不應(yīng)理解為本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.具有多個(gè)LED半導(dǎo)體本體(11)和一個(gè)帶有第一和第二主面的載體(2)的LED模塊(1)，其中，所述的載體(2)具有至少一個(gè)半導(dǎo)體層(5)，其特征在于，載體(2)的所述第一主面是平面構(gòu)成的，而所述的LED半導(dǎo)體本體(11)是安放在載體(2)的所述第一主面上的。
2.按權(quán)利要求1的LED模塊(1)，其特征在于，所述至少一個(gè)的半導(dǎo)體層(5)含有硅或砷化鎵。
3.按權(quán)利要求1或2的LED模塊(1)，其特征在于，所述的載體(2)是多層構(gòu)成的。
4.按權(quán)利要求1至3之一的LED模塊(1)，其特征在于，在所述第一主面?zhèn)让嫔系妮d體(2)是由至少一個(gè)電絕緣層(6)定界的。
5.按權(quán)利要求4的LED模塊(1)，其特征在于，所述的至少一個(gè)絕緣層(6)是多層構(gòu)成的。
6.按權(quán)利要求4或5的LED模塊(1)，其特征在于，所述的至少一個(gè)絕緣層(6)含有氧化硅或氮化硅。
7.按權(quán)利要求1至6之一的LED模塊(1)，其特征在于，在載體(2)的所述第一主面上構(gòu)成了導(dǎo)電區(qū)(9)，所述的LED半導(dǎo)體本體(11)是安放到這些區(qū)上的。
8.按權(quán)利要求7的LED模塊(1)，其特征在于，所述的導(dǎo)電區(qū)(9)在由所述LED半導(dǎo)體本體(11)所發(fā)射射束的光譜段中具有高的反光能力。
9.按權(quán)利要求7或8的LED模塊(1)，其特征在于，所述的導(dǎo)電區(qū)(9)含有鋁。
10.按權(quán)利要求4至6之一的LED模塊(1)，其特征在于，在所述的絕緣層(6)上形成了芯片接頭區(qū)(10)，而所述的LED半導(dǎo)體本體(11)是安放到所述的芯片接頭區(qū)(10)上的。
11.按權(quán)利要求7至9之一的LED模塊(1)，其特征在于，在所述的導(dǎo)電區(qū)(9)上形成了芯片接頭區(qū)(10)，而所述的LED半導(dǎo)體本體(11)是安放到所述的芯片接頭區(qū)(10)上的。
12.按權(quán)利要求10或11的LED模塊(1)，其特征在于，所述的芯片接頭區(qū)(10)分別具有一個(gè)薄金屬層堆疊。
13.按權(quán)利要求12的LED模塊(1)，其特征在于，所述的金屬層含有鈦、銅或貴金屬，尤其是金或鉑。
14.按權(quán)利要求1至13之一的LED模塊(1)，其特征在于，在所述第二主面的側(cè)面上的載體(2)與一個(gè)冷卻體(3)相連接。
15.按權(quán)利要求14的LED模塊(1)，其特征在于，所述的冷卻體(3)含有銅或鋁。
16.按權(quán)利要求14或15的LED模塊(1)，其特征在于，所述的冷卻體(3)鄰接到所述的半導(dǎo)體層(5)上。
17.按權(quán)利要求16的LED模塊(1)，其特征在于，所述的冷卻體(3)通過一種焊料(4)或一種導(dǎo)熱的粘合劑與所述的半導(dǎo)體層(5)相連接。
18.按權(quán)利要求1至17之一的LED模塊(1)，其特征在于，在所述載體(2)上按矩陣形式布置所述的LED半導(dǎo)體本體(11)。
19.按權(quán)利要求1至18之一的LED模塊(1)，其特征在于，在工作中所述的LED半導(dǎo)體本體(11)發(fā)射不同中心波長的光。
20.按權(quán)利要求19的LED模塊(1)，其特征在于，所述的由各個(gè)LED半導(dǎo)體本體(11)在工作中所發(fā)射的光具有紅色、綠色或蘭色光譜段中的中心波長。
21.按權(quán)利要求19或20的LED模塊(1)，其特征在于，在所述的載體(2)上規(guī)則地布置了所述的具有各自相同中心波長的LED半導(dǎo)體本體(11)。
22.按權(quán)利要求21的LED模塊(1)，其特征在于，將所述的LED半導(dǎo)體本體(11)根據(jù)其中心波長以周期性重復(fù)的順序布置在所述的矩陣行(17a，b)中。
23.按權(quán)利要求21或22的LED模塊(1)，其特征在于，所述LED半導(dǎo)體本體(11)的布置在所述的矩陣行(17a，b)中根據(jù)所述的中心波長具有同一的周期性重復(fù)的順序。
24.按權(quán)利要求23的LED模塊(1)，其特征在于，在所述的矩陣列中分別布置了具有同一中心波長的LED半導(dǎo)體本體(11)。
25.按權(quán)利要求23的LED模塊(1)，其特征在于，具有奇數(shù)行號(hào)的所述矩陣行(17b)中的所述LED半導(dǎo)體本體(11)的布置是相同的，并從位于其上的所述矩陣行(17b)中通過向左或向右移動(dòng)一個(gè)列寬度得出具有偶數(shù)行號(hào)的所述矩陣行(17a)中的布置。
26.按權(quán)利要求1至25之一的LED模塊(1)，其特征在于，借助一種粘附劑焊接或粘接所述的LED半導(dǎo)體本體(11)。
27.按權(quán)利要求26的LED模塊(1)，其特征在于，所述的粘附劑是導(dǎo)電的。
28.按權(quán)利要求26或27的LED模塊(1)，其特征在于，所述的粘附劑是一種焊料或一種粘合劑，尤其是一種銀導(dǎo)電粘合劑。
29.按權(quán)利要求26至28之一的LED模塊(1)，其特征在于，至少部分地圍繞所述的LED半導(dǎo)體本體構(gòu)成了所述粘附劑用的容器。
30.具有多個(gè)按權(quán)利要求1至29之一所述的LED模塊(1)的多重裝置，其特征在于，所述的LED模塊(1)是安放到一個(gè)共同的冷卻體(3)上的，其中，在所述第二主面的側(cè)面上的LED模塊(1)的所述載體(2)分別與所述的冷卻體(3)相連接。
31.按權(quán)利要求30的多重裝置，其特征在于，所述的冷卻體(3)含有銅或鋁。
32.按權(quán)利要求30或31的多重裝置，其特征在于，所述LED模塊(1)的半導(dǎo)體層(5)分別鄰接到所述的冷卻體(3)上。
33.按權(quán)利要求32的多重裝置，其特征在于，所述LED模塊(1)的半導(dǎo)體層(5)是通過一種焊料(4)或一種導(dǎo)熱的粘合劑與所述的冷卻體(3)相連接的。
34.按權(quán)利要求30至33之一的多重裝置，其特征在于，在所述的LED模塊之間布置了印制導(dǎo)線。
35.按權(quán)利要求34的多重裝置，其特征在于，所述的印制導(dǎo)線構(gòu)成在一個(gè)印制導(dǎo)線載體上，該印制導(dǎo)線載體坐落在所述的冷卻體上。
36.按權(quán)利要求35的多重裝置，其特征在于，所述的印制導(dǎo)線載體是一個(gè)印制電路板、一個(gè)柔性的印制電路板、一個(gè)印制電路板膜或一個(gè)柔性板。
37.采用權(quán)利要求1至29之一的LED模塊(1)，或權(quán)利要求30至36之一的多重裝置用于生成白光混合光的用途，其特征在于，通過所述LED半導(dǎo)體本體(11)的工作電流來確定所述混合光的色品位置。
38.按權(quán)利要求26的用途，其特征在于，用所述相同的工作電流供應(yīng)具有相同中心波長的LED半導(dǎo)體本體(11)。
39.采用權(quán)利要求19至29之一的LED模塊(1)，或權(quán)利要求30至36之一的多重裝置用于生成白光混合光的用途，其特征在于，如此來選擇具有相同中心波長的所述LED半導(dǎo)體本體(11)的頻度，使得在所有LED半導(dǎo)體本體(11)的相同導(dǎo)通電流的情況下生成白光混合光。
全文摘要
本發(fā)明闡明一種具有載體(2)的LED模塊(1)，該載體含有半導(dǎo)體層(5)和具有平的主面，在該主面上安放了多個(gè)LED半導(dǎo)體本體(11)。優(yōu)選采用在工作中發(fā)射出不同中心波長的光的LED半導(dǎo)體本體(11)，使得所述的LED模塊(1)適合于生成混合顏色的光和尤其適合于生成白色光。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1470072SQ01817464
公開日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2001年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月16日
發(fā)明者W·馬希爾, W 馬希爾, W·施佩斯, 逅, G·懷特爾, 囟 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司