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    • 专利摘要:
    Chip-Leuchtdiodemit einem weiten Abstrahlwinkel und Verfahren zu deren Herstellung.Die Chip-Leuchtdiode hat ein Harzgehäuse, welches einen lichtemittierendenChip versiegelt und mindestens einen gewölbten vorspringenden Teil hat.Der gewölbtevorspringende Teil hat einen Querschnitt, der im wesentlichen halbkreisförmig oderim wesentlichen oder teilweise elliptisch oder parabolisch ist.Der gewölbtevorspringende Teil hat vorzugsweise einen Querschnitt, der sichaus mehreren geraden Linien zusammensetzt, die in einem Winkel zueinanderangeordnet sind. In Längsrichtungergibt sich durch diesen Querschnitt eine zylindrische Außenfläche des Harzgehäuses.
    公开号:DE102004001312A1
    申请号:DE102004001312
    申请日:2004-01-07
    公开日:2005-03-24
    发明作者:Kwan-Young Han；Do-Hyung Kim；Hong-San Kim；Chung-Hoon Lee；Kwang-Il Park；Seung-Man Yang
    申请人:Seoul Semiconductor Co Ltd；
    IPC主号:H01L33-54
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Chip-Leuchtdiode und ein Verfahren zu ihrerHerstellung.
    [0002] Chip-Leuchtdioden(LEDs) werden allgemein als Anzeigevorrichtungen und für die Hintergrundbeleuchtungeingesetzt. In jüngsterZeit wurde das Spektrum ihrer Einsatzmöglichkeiten um verschiedeneAnwendungen, zum Beispiel als Lichtquelle für Mobilfunkgeräte und PersonalDigital Assistants (PDAs) erweitert.
    [0003] In 1 ist eine herkömmlicheChip-LED 50 dargestellt, die mit einer Metall-Anschlußfläche 52 und einerZuleitung 55 auf einer Leiterplatte 51 versehenist. Ein lichtemittierender Chip 53, welcher auf der Metall-Anschlußfläche 52 befestigtist, ist überein Kabel 54 mit der Zuleitung 55 verbunden. EinHarzgehäuse 56, dasaus einer Epoxyformmasse (EMC) geformt wird, versiegelt den Chip 53.
    [0004] DieherkömmlicheChip-LED 50 hat den Nachteil, daß die Strahlengänge deremittierten Lichtstrahlen begrenzt sind, weil das Harzgehäuse 56 einenrechteckigen Querschnitt hat, wodurch sich ein kleiner Abstrahlwinkelder Chip-LED ergibt. Außerdemkonzentriert sich die Verteilung der Lichtstärke des emittierten Lichts ander Position des Chips. Daher sind viele Chip-LEDs erforderlich,um einen bestimmten Bereich auszuleuchten, was bei einigen Anwendungen,wie etwa der Hintergrundbeleuchtung, zu hohen Herstellungskostenführt.
    [0005] Außerdem konzentriertsich Wärme,die von der herkömmlichenChip-LED 50 währenddes Betriebs erzeugt wird, an den Kanten, was zu einer thermischenoder mechanischen Verformung der Diode führt.
    [0006] Wenndie Dicke des Harzgehäusesverringert wird, um die herkömmlicheChip-LED möglichstkompakt zu gestalten, muß einMetallformwerkzeug fürdas Harzgehäusean den Kanten präzisergeformt werden, was zu hohen Herstellungskosten führen kann.Bei einer ungleichmäßigen Dickedes Harzgehäuseskann die Belastung an einer Dünnstellebesonders hoch sein, so daß sichdie Klebekraft verschlechtert, was eine geringe Zuverlässigkeitder Chip-LED zur Folge hat.
    [0007] Angesichtsdes vorbeschriebenen Stands der Technik ist eine Aufgabe der Erfindungeine Chip-Leuchtdiode (LED) mit einem weiten Abstrahlwinkel undein Verfahren zu deren Herstellung.
    [0008] Eineweitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Chip-LED, beider die Lichtstärkeauf beiden Seiten im wesentlichen einheitlich ist, um eine größere Fläche mithoher Leuchtdichte auszuleuchten.
    [0009] Eineweitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Chip-LED, beider die erzeugte Wärme gleichmäßig verteiltwird, um eine thermische und mechanische Verformung zu vermeidenund eine einseitige Konzentration der Belastung zu verhindern.
    [0010] Eineweitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zurHerstellung einer Chip-LED, bei dem eine einfache Konstruktion desMetallformwerkzeugs verwendet werden kann, um die Herstellungskosten zusenken.
    [0011] Umdiese und weitere Aufgaben zu erfüllen, wie hierin enthaltenund allgemein beschrieben, umfaßt eineChip-Leuchtdiode: eine Metall-Anschlußfläche und eine Zuleitung, dievoneinander beabstandet auf einer Leiterplatte angeordnet sind; einenlichtemittierenden Chip, der auf der Metall-Anschlußfläche befestigt ist; einKabel, das den lichtemittierenden Chip und die Zuleitung miteinanderverbindet; und ein Harzgehäuse,das den lichtemittierenden Chip und zumindest einen Teil der Metall-Anschlußfläche und der Zuleitungund das Kabel versiegelt und mindestens einen gewölbten vorspringendenTeil hat.
    [0012] Dergewölbtevorspringende Teil hat einen Querschnitt, der im wesentlichen halbkreisförmig oderim wesentlichen oder teilweise elliptisch oder parabolisch ist.Der gewölbtevorspringende Teil hat vorzugsweise einen Querschnitt, der sichaus mehreren geraden Linien zusammensetzt, wobei benachbarte Linienin einem Winkel zueinander angeordnet sind.
    [0013] Nacheinem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahrenzur Herstellung einer Chip-Leuchtdiodedie folgenden Schritte: Befestigen eines lichtemittierendenChips auf einer Metall-Anschlußfläche, dieauf einer Leiterplatte vorgesehen ist; Verbinden des lichtemittierendenChips mit einer Zuleitung, die auf der Leiterplatte vorgesehen ist; Bereitstellender Leiterplatte in einem Formwerkzeug mit einem Formnest, wobeidas Formnest mindestens einem vorspringenden Teil der Chip-Leuchtdiodeentspricht; und Formen eines Harzgehäuses, welches den lichtemittierendenChip und zumindest einen Teil der Metall-Anschlußfläche und der Zuleitung versiegelt,indem Harzmaterial in das Formnest gespritzt wird, wobei das Harzgehäuse mindestenseinen gewölbtenvorspringenden Teil hat.
    [0014] Sowohldie vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende nähere Beschreibungsind beispiel haft und dienen dazu, die beanspruchte Erfindung näher zu erläutern.
    [0015] DiebeigefügtenZeichnungen ermöglichenein besseres Verständnisder Erfindung und verdeutlichen zusammen mit der näheren Beschreibungdie Prinzipien der Erfindung. Es zeigen:
    [0016] 1 – eine perspektivische Darstellungeiner herkömmlichenChip-Leuchtdiode;
    [0017] 2 – eine perspektivische Darstellungeiner Chip-Leuchtdiode nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
    [0018] 3 – einen vergrößerten Querschnittentlang der Linie A-A in 2;
    [0019] 4a und 4b – Abstrahlwinkel-Eigenschaftenbei den Chips gemäß 2 bzw. 1;
    [0020] 5 bis 7 – weitereBeispiele des Harzgehäusesbei den Chip-Leuchtdioden gemäß der erstenbevorzugten Ausführungsform;
    [0021] 8 – eine perspektivische Darstellungeiner Chip-Leuchtdiode nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
    [0022] 9 – einen Querschnitt entlangder Linie A-A in 8;
    [0023] 10 und 11 – weitereBeispiele des Harzgehäusesbei den Chip-Leuchtdioden gemäß der zweiten bevorzugtenAusführungsformund
    [0024] 12 – ein Ablaufdiagramm einesVerfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Chip-Leuchtdiode.
    [0025] Dievorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf diebeigefügtenZeichnungen näherbeschrieben.
    [0026] Wiein 2 und 3 dargestellt, umfaßt eineChip-Leuchtdiode (LED) 100 nach einer ersten bevorzugtenAusführungsformder Erfindung eine Metall-Anschlußfläche 120 undeine Zuleitung 150 auf einer Leiterplatte 110 sowieeinen lichtemittierenden Chip 130, der auf der Metall-Anschlußfläche 120 befestigtist. Die Metall-Anschlußfläche 120 istaus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, und der Chip 130 kannauf geeignete Weise aus lichtemittierenden Chips mit Wellenlängen vonInfrarot bis Ultraviolett ausgewähltwerden. Ein Kabel 140 verbindet den lichtemittierendenChip 130 mit der Zuleitung 150, und ein Harzgehäuse wird sogeformt, daß esvon der Leiterplatte 110 vorspringt, um den Chip 130 undTeile der Zuleitung 150 und der Metall-Anschlußfläche 120 zuversiegeln.
    [0027] DasHarzgehäuse 160 hateinen gewölbtenvorspringenden Teil 161, welcher einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitthat. In Längsrichtungergibt sich durch diesen Querschnitt eine zylindrische Außenfläche desHarzgehäuses 160.Ein geeignetes Epoxyharz kann in ein Metallformwerkzeug (nicht abgebildet)mit einem gewölbtenFormnest eingespritzt und zum Harzgehäuse 160 geformt werden.
    [0028] LichtstrahlenR, die vom Chip 130 emittiert werden, werden an der sanftgewölbtenOberflächein unterschiedlichen Brechungswinkeln gebrochen. Dadurch wird einegleichmäßige Verteilungder Lichtstärkeund ein weiter Abstrahlwinkel erreicht.
    [0029] Wiein der vergrößerten Querschnittsdarstellungvon 3 erkennbar, kanndie Oberflächedes Harzgehäuses 130 leichteStriationen haben, um das vom Chip 130 emittierte Lichtzu streuen. Die Striationen könnendreieckig, sinuswellenförmigoder in einer anderen geeigneten Form ausgebildet sein. Die Periodep der Striationen reicht vorzugsweise von etwa 0,5 μm bis 1,0 μm. Die Striationenkönnendas vom Chip 130 emittierte Licht während der Brechung an der Oberfläche desHarzgehäuses 160 streuen,um den Abstrahlwinkel weiter zu erweitern.
    [0030] Wieaus 4A und 4B ersichtlich ist, in denendie Abstrahlwinkel der erfindungsgemäßen Chip-LED 100 undder herkömmlichenChip-LED 50 dargestellt sind, hat die Chip-LED 100 einenAbstrahlwinkel von etwa 160° vonH(a) bis H(b), dargestellt mit einer fett gedruckten Linie, während dieherkömmlicheLED 50 bei ansonsten identischen Versuchsbedingungen einenAbstrahlwinkel von etwa 120° vonH(a') bis H(b') hat. Es ist somitfestzustellen, daß derAbstrahlwinkel der erfindungsgemäßen Chip-LED 100 gegenüber demder herkömmlichenChip-LED 50 um etwa 40° verbessertwird.
    [0031] DasHarzgehäuse 160 derChip-LED 100 hat keine scharfe Kante, sondern vielmehreine sanft gewölbteOberflächeohne Beschränkungdes Strahlengangs. Dies führtzu einer Verbesserung der Lichtausbeute, wie durch die in TABELLE1 dargestellten Versuchsergebnisse bestätigt wurde, die von den Erfindernin zahlreichen Versuchen ermittelt wurden. TABELLE 1 zeigt nur Durchschnittswerteder Lichtstärkeund Leuchtdichte der Chip-LED 100 und der herkömmlichenChip-LED 50.
    [0032] Diein TABELLE 1 dargestellten Versuchsergebnisse wurden unter der Voraussetzunggemessen, daß dielichtemittierenden Chips 100, 50 dieselben Abmessungenvon 304 μmBreite, 304 μmTiefe und 100 μm Höhe hattenund ein Eingangsstrom von 5 mA bei der Messung der Lichtstärke undvon 15 mA bei der Messung der Leuchtdichte angelegt wurde.
    [0033] Wieaus TABELLE 1 ersichtlich ist, ist die erfindungsgemäße Chip-LEDbei der Lichtstärkedurchschnittlich um 6 mcd und bei der Leuchtdichte durchschnittlichum 280 cd/m2 besser als die herkömmliche Chip-LED 50.Es ist somit festzustellen, daß dieChip-LED 100 eine bessere Lichtausbeute hat als die herkömmliche.
    [0034] Dergewölbtevorspringende Teil 161 des Harzgehäuses 160 ist unterBezugnahme auf 2 und 3 mit einem halbkreisförmigen Querschnittbeschrieben, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Querschnitt des gewölbten vorspringendenTeils 161 kann variabel modifiziert werden. 5 bis 7 zeigen Beispiele von Chip-LEDs mitHarzgehäusenverschiedener Querschnitte.
    [0035] In 5 ist die Chip-LED 200 miteinem Harzgehäuse 260 dargestellt.Das Harzgehäuse 260 hateinen gewölbtenvorspringenden Teil 261, dessen Querschnitt im wesentlichenhalbkreisförmigist, ähnlichdem in 2 oder 3. Weiterhin setzt sichder Querschnitt des gewölbtenvorspringenden Teils 261 aus einer Vielzahl von geradenLinien zusammen, wobei benachbarte Linien mit einem Winkel θ zueinanderangeordnet sind. Der Winkel θ kann über diegesamte Wölbungidentisch sein oder sich abhängigvon der Position unterscheiden. In Längsrichtung ergibt sich beidiesem Querschnitt eine zylindrische Außenfläche des Harzgehäuses 260.Das Harzgehäuse 260 kanneine ähnlicheFunktion haben wie das Harzgehäuse 160 nachder ersten bevorzugten Ausführungsform.
    [0036] In 6 ist ein Harzgehäuse 360 einerChip-LED 300 dargestellt, das einen gestuften Teil 390 entlang derKanten auf den Längsseitenhat. Das Harzgehäuse 360 hateinen gewölbtenvorspringenden Teil 361, der eine ähnliche Funktion hat wie dasHarzgehäuse 160 nachder ersten bevorzugten Ausführungsform.Zwar ist in 6 nur eingestufter Teil auf jeder Seite ausgebildet, aber es ist möglich, nachBedarf zwei oder mehrere gestufte Teile auf jeder Seite vorzusehen.
    [0037] Esist ebenfalls möglich,eine Chip-LED 400, wie in 7 dargestellt,mit einem Harzgehäuse 460 zu versehen,dessen Oberseite gewölbtist, währendseine Seitenflächenglatt sind.
    [0038] Dievorliegende Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsformenbeschränkt.Ein gewölbtesvorspringendes Teil des Harzgehäuseskann einen Querschnitt haben, der teilweise elliptisch, parabolischoder kreisförmigist oder in einer beliebigen Modifikation davon gestaltet ist. EineOberflächedes Harzgehäuseskann feine Striationen haben, um Licht zu streuen, was zu einerweiteren Erweiterung des Abstrahlwinkels führt.
    [0039] Daserfindungsgemäße Harzgehäuse kannleicht an Chip-LEDsmit einer zweifachen Oberseitenkonstruktion angepaßt werden.
    [0040] UnterBezugnahme auf 8 und 9 wird nachfolgend eineerfindungsgemäße Chip-LED 600 gemäß einerzweiten bevorzugten Ausführungsformbeschrieben. Die Chip-LED 600 ähnelt der Chip-LED 100 gemäß der erstenbevorzugten Ausführungsform,mit Ausnahme der Form eines Harzgehäuses 660.
    [0041] DasHarzgehäuse 660 derChip-LED 600 hat zwei gewölbte vorspringende Teile 661, 662.Beide gewölbtevorspringende Teile 661, 662 sind durch ein Zwischenstück 663 ineinem Abstand l voneinander beabstandet angeordnet. Der Abstandl kann zwischen dem 0,1- und dem 0,4-fachen der Bodenlänge b desQuerschnitts betragen.
    [0042] Beider Chip-LED 600 gemäß der zweitenbevorzugten Ausführungsformwerden vom Chip 130 emittierte Licht strahlen übertragenund an den beiden gewölbtenOberflächender vorspringenden Teile 661 und 662 gebrochen.Die so gebrochenen Strahlen gehen auseinander, so daß sich einweiter Abstrahlwinkel ergibt. Dies kann die Beleuchtungswirkungbeider Seiten übereinen definierten Bereich verbessern.
    [0043] Zwarwird das Harzgehäuse 660 derChip-LED 600 gemäß der zweitenbevorzugten Ausführungsform mitzwei vorspringenden Teile 661, 662 beschrieben,aber es ist ebenfalls möglich,mehr als zwei vorspringende Teile im Harzgehäuse vorzusehen.
    [0044] 10 und 11 zeigen weitere Beispiele des Harzgehäuses. EineChip-LED 700, wie in 10 dargestellt,hat ein Harzgehäuse 760 mitzwei vorspringenden Teilen 761, 762, die ohneein Zwischenstück nebeneinandergeformt sind. Eine Chip-LED 800 mit einem Harzgehäuse 860 istin 11 dargestellt. Hier sinddrei vorspringende Teile 861, 862, 863 mitzwei Zwischenstücken 864, 865 geformt.
    [0045] VomChip 130 in der Chip-LED 700 oder 800 emittierteLichtstrahlen werden übertragenund an den vorspringenden Teilen 761, 762, 861, 862, 863 gebrochenund gehen dann in einem breiten Abstrahlwinkel auseinander. Dieskann die Beleuchtungswirkung im Vergleich zur herkömmlichenLED 50 aus 1 verbessern.
    [0046] Esist ebenfalls möglich,daß dieOberflächedes Harzgehäusesgemäß der zweitenbevorzugten Ausführungsformfeine Striationen aufweist, um Licht zu streuen, was zu einem nochweiteren Abstrahlwinkel führt.
    [0047] UnterBezugnahme auf 12 inVerbindung mit 2 wirdnun ein Verfahren zur Herstellung einer Chip-LED beschrieben. Zuerstwird die Leiterplatte 110 mit der Metall-Anschlußfläche 120 undder Zuleitung 150 versehen (S1). Der Chip 130 wirdauf der Metall-Anschlußfläche 120 befestigtund dann mittels des Kabels 140 mit der Zuleitung 150 verbunden(S2-S3). Als Chip 130 kann ein geeigneter Chip ausgewählt werden,der Licht einer gewünschtenWellenlängeemittiert.
    [0048] DieLeiterplatte 110 wird dann auf einem Formwerkzeug mit einemFormnest befestigt (S4). Das Formnest entspricht dem oder den vorspringendenTeil(en) in einer der Formen, wie sie für die erste bevorzugte Ausführungsformoder die zweite bevorzugte Ausführungsformbeschrieben wurden.
    [0049] Alsnächsteswird eine feste Epoxyformmasse auf 170–180° erhitzt und in das Formwerkzeugeingespritzt. Das Harzgehäuse 160 wirdauf der Leiterplatte 110 in der für die erste oder zweite Ausführungsform beschriebenenForm geformt (S5). Das Harzgehäusewird so geformt, daß esden lichtemittierenden Chip versiegelt. Es ist möglich, daß das Harzgehäuse so geformtwird, daß esentweder einen Teil der Metall-Anschlußfläche undder Zuleitung oder die gesamte Oberfläche der Metall-Anschlußfläche undder Zuleitung versiegelt.
    [0050] Inder Praxis werden mehrere Chip-LEDs auf einer Leiterplatte vorgesehen,die beispielsweise eine Größe von etwa80 mm × 50mm hat. Daher wird jede Chip-LED auf der Leiterplatte einzeln abgeschnitten (S6).
    [0051] Wieoben beschrieben wurde, gehen bei einer erfindungsgemäßen Chip-LEDdie Lichtstrahlen, die vom lichtemittierenden Chip emittiert werden,radial und gleichmäßig auseinander,um den Abstrahlwinkel weiter zu erweitern. Die Lichtausbeute derChip-LED wird ebenfalls verbessert, so daß die Zahl der Chip-LEDs, diebei einer Anwendung zur Hintergrundbeleuchtung einer bestimmtenFlächebenötigtwerden, verringert wird.
    [0052] DieWärme,die von der erfindungsgemäßen Chip-LEDerzeugt wird, wird ebenfalls gleichmäßig über die Oberfläche verteilt,wodurch verhindert wird, daß dieChip-LED thermisch oder mechanisch verformt wird. Außerdem wirddie Belastung nicht einseitig konzentriert, so daß sich dieHaftung zwischen dem Harzgehäuse undder Leiterplatte verbessert, insbesondere bei kompakten Chip-LEDs.
    [0053] Daein Formwerkzeug fürein gewölbtesvorstehendes Teil leichter herzustellen ist als eins für ein Harzgehäuse miteinem rechteckigen Querschnitt, verringert eine relativ einfacheKonstruktion des Formwerkzeugs fürein Harzgehäusedie Herstellungskosten.
    [0054] Für den Fachkundigenist offensichtlich, daß verschiedeneModifikationen und Variationen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahrenmöglichsind, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.Die vorliegende Erfindung schließt die Modifikationen und Variationen dieserErfindung ein, sofern sie unter den Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche undihrer Äquivalentefallen.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Chip-Leuchtdiode, umfassend eine Metall-Anschlußfläche undeine Zuleitung, die voneinander beabstandet auf einer Leiterplatteangeordnet sind; einen lichtemittierenden Chip, der auf derMetall-Anschlußfläche befestigtist; ein Kabel, das den lichtemittierenden Chip und die Zuleitungmiteinander verbindet; und ein Harzgehäuse, das den lichtemittierendenChip und zumindest einen Teil der Metall-Anschlußfläche und der Zuleitung und dasKabel versiegelt und mindestens einen gewölbten vorspringenden Teil hat.
    [2] Chip-Leuchtdiode gemäß Anspruch 1, bei der der gewölbte vorspringendeTeil einen Querschnitt hat, der im wesentlichen halbkreisförmig oderim wesentlichen oder teilweise elliptisch oder parabolisch ist.
    [3] Chip-Leuchtdiode gemäß Anspruch 1, bei der der gewölbte vorspringendeTeil einen Querschnitt hat, der sich aus mehreren geraden Linienzusammensetzt, wobei benachbarte Linien in einem Winkel zueinander angeordnetsind.
    [4] Chip-Leuchtdiode gemäß Anspruch 1, bei der an einer äußeren Kantedes Harzgehäusesmindestens ein gestufter Teil geformt ist.
    [5] Chip-Leuchtdiode gemäß Anspruch 1, bei der die Oberfläche desHarzgehäusesfeine Striationen hat, um das vom lichtemittierenden Chip emittierteLicht zu streuen.
    [6] Chip-Leuchtdiode gemäß Anspruch 1, bei der das Harzgehäuse einenvorspringenden Teil hat.
    [7] Chip-Leuchtdiode gemäß Anspruch 1, bei der das Harzgehäuse zweivorspringende Teile hat, die in einem definierten Abstand voneinanderangeordnet sind, wobei der definierte Abstand zwischen dem 0,1-und dem 0,4-fachen einer Bodenlängedes Harzgehäusesliegt.
    [8] Verfahren zur Herstellung einer Chip-Leuchtdiode, umfassenddie folgenden Schritte: Befestigen eines lichtemittierendenChips auf einer Metall-Anschlußfläche, dieauf einer Leiterplatte vorgesehen ist; Verbinden des lichtemittierendenChips mit einer Zuleitung, die auf der Leiterplatte vorgesehen ist; Bereitstellender Leiterplatte in einem Formwerkzeug mit einem Formnest, wobeidas Formnest mindestens einem vorspringenden Teil der Chip-Leuchtdiodeentspricht; und Formen eines Harzgehäuses, welches den lichtemittierendenChip und zumindest einen Teil der Metall-Anschlußfläche und der Zuleitung versiegelt,indem Harzmaterial in das Formnest gespritzt wird, wobei das Harzgehäuse mindestenseinen gewölbtenvorspringenden Teil hat.
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    法律状态:
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