发光设备冷却制造技术

一种诸如照明器之类的发光设备包括安装在板（10）上的一个或多个发光设备芯片（2）。发光设备芯片具有电接触件（8）并且被倒装芯片安装到板（10），其中电接触件（8）连接到接触垫（12）。发光设备芯片的侧壁上的侧壁金属镀层（20）通过金属传热元件（22）连接到板（10）的散热区域（14）。金属传热元件（22）可以是可以使用常规地用于附连表面安装设备的装备进行沉积的焊料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光设备冷却
本专利技术涉及一种发光设备和制造方法。
技术介绍
半导体发光设备正在越来越多地用在各种各样的应用中。在特定示例中，使用若干发光二极管发射光的照明器正在越来越多地用于照明应用以取代诸如白炽灯泡或荧光灯之类的技术。通过在衬底上安装多个发光二极管，可以实现多种多样的不同光输出。现代发光设备中发光二极管的光输出典型地受到温度相关行为的限制。关于光输出的一种约束由发光二极管的半导体材料的热电行为提供，例如温度和电流下降。为了产生白色光，经常使用合适的磷光体并且该磷光体可以在高温下淬火。因此，磷光体的温度需要保持低于使用中的发光二极管的这样的温度。然而，典型地，磷光体邻近发光二极管且与发光二极管接触地定位，并且因此随着发光二极管升温，磷光体也升温。发光设备经常被要求在不替换的情况下长时间段工作。在某些情况下，发光设备位于访问困难的位置。即使在访问相对简单的情况下，仍然存在对合理的寿命的需要。发光二极管的长期可靠性经常与操作条件的温度直接相关，高温导致减少的寿命。出于所有这些原因，来自发光设备封装的热量的提取是必需的。在常规照明器中，发光二极管可以被焊接到衬底，并且发光二极管中生成的热量通过热传导经过电接触件传递到衬底。然而，仍然存在对发光二极管的改进的热管理的需要。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据依照本专利技术的一个方面的示例，提供一种包括发光设备芯片的发光设备，该发光设备芯片包括：绝缘衬底；处于绝缘衬底上的发光半导体层，该发光半导体层包括发光区域；以及到发光半导体层的电接触件；以及具有多个接触垫和至少一个散热区域的板；其中该发光设备芯片被安装成电接触件连接到板上的接触垫并且金属传热元件与发光设备芯片的侧壁和板的散热区域二者接触。通过在芯片的侧面与板之间直接连接金属传热元件，改进了散热。这不包括在到发光层的电接触件与板上的接触垫之间的热传递。因而，存在允许改进的散热以及因此针对任意给定的操作条件发光设备的温度减小的附加的传热路径。以此方式，减小了发光设备上的热负荷，这可能具有增加发光设备的寿命和/或优化光输出的效果。该布置还是高度可制造的，因为容易使用用于板上的芯片的表面安装的常规装备实现邻近芯片的元件的提供。发光设备芯片可以进一步包括处于绝缘衬底的侧壁上的侧壁金属镀层（metallisation），该侧壁金属镀层与发光区域电隔离；金属传热元件与侧壁金属镀层接触。侧壁金属镀层提供热量的良好传递并且还提供金属传热元件可以附连到的表面。金属传热元件可以包括焊料。可以使用用于表面安装芯片的常规装置在板上的芯片的侧面上引入焊料。用于金属传热元件的焊料的使用允许使用典型地用于将表面安装芯片焊接到板的装备制造。这样的装备是广泛可用的。因此，此材料的使用允许成本有效的制造。可替换地，金属传热元件可以包括处于发光设备芯片周围的金属框架，其与侧壁金属镀层接触。这样的金属镀层框架可以提供用于从使用中的发光设备去除热量的合适的附加热路径。发光设备芯片可以被倒装芯片安装在板上，其中电接触件连接到板上的接触垫。磷光体可以背对板提供。侧壁金属镀层可以遍布磷光体的侧壁以及绝缘衬底。以此方式，散热可以得到改进，因为热量可以通过磷光体传递。所述板可以在板的散热区域上具有至少一个电隔离的散热垫，其中金属镀层覆盖侧壁金属镀层和所述至少一个散热垫。在金属传热元件是焊料的情况下，所述垫可以限定焊料要被应用到的板的区域，例如在当焊料被熔化时焊料通过表面张力被包含在垫上的情况下。这确保了焊料传热元件正确地定位在板上且远离用于电气地驱动发光设备的垫。每个散热区域可以包括多个包含金属的通孔。以此方式，可以增强散热，因为通孔可以提供（deliver）热量远离传热元件的增强的热传导。所述板可以具有金属内核和绝缘表面。金属内核可以提供热传递。绝缘衬底可以是蓝宝石。发光设备可以是照明器。在本专利技术的一个方面中，提供一种具有多个发光设备芯片的照明器，每个发光设备芯片包括：绝缘衬底；处于绝缘衬底上的发光半导体层；到发光层的电接触件；以及处于绝缘衬底的侧壁上的侧壁金属镀层，所述侧壁金属镀层未被电气连接；其中发光设备芯片被安装成电接触件连接到板上的接触垫并且发光设备芯片的侧面上的金属传热元件与侧壁金属镀层和板的散热区域二者接触。本专利技术的另外一个方面涉及一种将发光设备芯片键合到板，其中发光设备芯片包括：绝缘衬底；处于绝缘衬底上的发光半导体层；在发光层的第一主表面上到发光层的电接触件；以及处于绝缘衬底的侧壁上的侧壁金属镀层；该方法包括：将发光设备芯片倒装芯片键合到板，其中第一主表面面向板并且第一主表面上的电接触件连接到板上的对应的接触垫；以及将侧壁金属镀层焊接到板的散热区域。通过以此方式使用焊接过程，在不显著增加装配的成本和复杂度的情况下，制造具有改进的热处理的改进的发光设备是简单的。焊接侧壁金属镀层的步骤可以与在单个加热操作中或在单独的步骤中与倒装芯片键合的步骤同时发生。在后者的情况下，倒装芯片键合的步骤可以使用第一焊料，并且焊接侧壁金属镀层的步骤使用第二焊料，第二焊料具有比第一焊料更低的熔点。所述板可以具有至少一个隔离的散热垫，并且焊接侧壁金属镀层的步骤可以包括引入焊料并提供热量以熔化焊料以便覆盖侧壁金属镀层和隔离的散热垫并且在侧壁金属镀层与隔离的散热垫之间延伸。以此方式，一个或多个隔离的散热垫限定焊料的区域，并且因此确保焊料元素的正确形式。在又一个另外的方面中，提供一种将发光设备芯片键合到板的方法，其中发光设备芯片包括：绝缘衬底；处于绝缘衬底上的发光半导体层；在发光层的第一主表面上到发光层的电接触件；以及处于绝缘衬底的侧壁上的侧壁金属镀层；该方法包括：将发光设备芯片倒装芯片键合到板，其中第一主表面面向板并且第一主表面上的电接触件连接到板上的对应的接触垫；以及在发光设备芯片周围提供金属框架且在金属框架与板之间以及在金属框架与侧壁金属镀层之间提供焊料；以及回流焊料以将金属框架固定到板。回流和倒装芯片键合步骤可以使用单个加热操作或可替换地可以是相继的。所述方法可以进一步包括将多个所述发光设备芯片倒装芯片键合到所述板以制造照明器。附图说明现在将参照附图详细描述本专利技术的示例，在附图中：图1示出根据本专利技术的发光设备的第一实施例；图2示出如图1中图示的板上安装的单个发光设备芯片的透视图；图3示出板上安装的一行发光设备芯片的透视图；图4示出根据本专利技术的发光设备的第二实施例；图5示出根据本专利技术的发光设备的第三实施例；图6图示了具有多个发光设备芯片的照明器；以及图7图示了使用本专利技术的实施例的温度降低。具体实施方式本专利技术提供一种制造发光设备的方法以及所得的设备。根据一个示例的发光设备芯片2具有蓝宝石衬底4和在蓝宝石衬底4的一个面上的发光半导体层6。发光半导体层6是蓝宝石衬底4上的外延层。电接触件8被提供在直接连接到发光半导体层的发光设备芯片的第一主表面上。发光半导体层6包括一般可以被称为发光区域9的发光二极管，并且可以具有若干n型和p型掺杂子层以在电流流过时发光，该电流从电接触件8引入。发光二极管9与发光半导体层6的边缘电隔离。发光设备芯片2安装在板10上，该板具有多个接触垫12和至少一个散热区域14。散热垫28被提供在每一个散热区域14上。发光设备芯片被安装成电接触件8直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光设备，包括：‑ 发光设备芯片（2），其包括具有发光区域（9）且具有电接触件（8）的发光半导体层（6）；‑ 板（10），其包括至少一个散热区域（14）和连接到电接触件（8）的多个接触垫（12）；‑ 传热元件（22,30）；其中该发光设备包括绝缘衬底（4）；其中发光半导体层（6）处在衬底（4）上，并且发光半导体层（6）的电接触件（8）处于发光半导体的背对衬底的一侧上；其中传热元件（22,30）与包括衬底的发光设备芯片（2）的侧壁接触并且与板的散热区域（14）接触；并且其中传热元件（22,30）包括金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.11 EP 15158632.81.一种发光设备，包括：-发光设备芯片（2），其包括具有发光区域（9）且具有电接触件（8）的发光半导体层（6）；-板（10），其包括至少一个散热区域（14）和连接到电接触件（8）的多个接触垫（12）；-传热元件（22,30）；其中该发光设备包括绝缘衬底（4）；其中发光半导体层（6）处在衬底（4）上，并且发光半导体层（6）的电接触件（8）处于发光半导体的背对衬底的一侧上；其中传热元件（22,30）与包括衬底的发光设备芯片（2）的侧壁接触并且与板的散热区域（14）接触；并且其中传热元件（22,30）包括金属。2.根据权利要求1的发光设备，进一步包括处于发光设备芯片（2）的侧壁上的侧壁金属镀层，该侧壁金属镀层（20）与发光区域（9）电隔离；金属传热元件（22,30）与侧壁金属镀层接触。3.根据权利要求1或2的发光设备，其中：金属传热元件（22）包括焊料。4.根据权利要求1或2的发光设备，其中：金属传热元件包括处于发光设备芯片周围的金属框架（30）。5.根据任一前述权利要求的发光设备，其中：发光设备芯片的电接触件（8）处于发光半导体层（6）的第一主表面上；并且发光设备芯片被倒装芯片安装，第一主表面面向板（10）和发光半导体层（6）的关于板的相对侧上的绝缘衬底（4）。6.根据任一前述权利要求的发光设备，其中发光设备芯片（2）进一步包括处于绝缘衬底的与发光半导体层（6）相对的表面上的磷光体（16）。7.根据权利要求2-6之一的发光设备，进一步包括处于板（10）的散热区域（14）上的至少一个隔离的散热垫（28），其中金属传递元件（22,30）覆盖侧壁金属镀层和所述至少一个散热垫（28）。8.根据任一前述权利要求的发光设备，其中每一个散热区域（14）包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：NAM斯威格斯，MA德桑贝尔，P朱伊德马，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL