发光二极管模块制造技术

本发明专利技术阐明一种具有载体（２）的ＬＥＤ模块（１），该载体含有半导体层（５）和具有平的主面，在该主面上安放了多个ＬＥＤ半导体本体（１１）。优选采用在工作中发射出不同中心波长的光的ＬＥＤ半导体本体（１１），使得所述的ＬＥＤ模块（１）适合于生成混合颜色的光和尤其适合于生成白色光。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种按权利要求1前序部分所述的LED模块(LED，发光二极管)。譬如从IEICE Trans.Electron.，卷E80-C，第二期，1997年2月，中公开了LED模块。其中说明了一种具有硅衬底的LED模块，该硅衬底呈现许多刻蚀的凹槽，在这些凹槽中分别布置了一个LED芯片。凹槽的斜立的壁在此用作为发射射束的反光器。对于许多用途需要具有微小尺寸和高亮度的LED模块。这些模块尤其适合作为与譬如象投影仪那样的成像光学系统相结合的半导体光源。原则上可以如下来实现LED模块亮度的提高，即提高各个发光体的封装密度，其中，同时保持或放大了光学的输出功率。在进展的微型化情况下，问题在于散去在变得越来越小的空间中所产生的电损耗热。本专利技术的任务是创造一种具有高亮度的LED模块，该LED模块具有各个LED的尽可能高的封装密度，并同时可以成本有利地加以制造。此外本专利技术的任务是说明这种LED模块的一种多重装置。通过按权利要求1的LED模块或按权利要求30的多重装置来解决该任务。从属权利要求说明了本专利技术的有利的改进方案。按本专利技术规定了在载体上安放许多LED，其中，该载体含有至少一个半导体层，并在载体的平的主面上布置了LED。在此情况下LED应首先理解为LED芯片，也就是具有接触面的发光二极管半导体本体。此外在本专利技术中也可以采用另外的辐射发射体。除了发光二极管之外这一般还包括荧光二极管，譬如激光二极管和超辐射器。这种辐射发射体尤其适合于半导体本体的形式。在此安排了不同的结构用于在LED和LED模块的环境之间的电和热的连接。主要穿过载体来进行电损耗热的导出。对于LED的供电优选在载体表面上构成了单独的导线结构。有利地通过在载体平的主面上布置LED，LED的特别高的封装密度是可能的。此外很薄地实施载体因此是可能的，通过这种很薄的实施减少了载体的热阻力，并方便了损耗热的散出。优选将硅或砷化镓用作为载体中半导体层的半导体材料。此外也可以采用良好导热的陶瓷类的材料，譬如象氮化铝或氮化硼，或譬如象碳化硅的碳化物。以下将概念″半导体″应理解为这些化合物以及其衍生的、在制造半导体时通常采用的材料。这种材料，尤其是硅有利地呈现高的导热能力，并因此很好地适合于作为导热载体的材料。此外在半导体工业中常常采用所述的材料，并在那里是可以容易获得的。在安放LED的侧面上所述的载体优选地由电绝缘层定界。因而阻碍了LED的并联，使得能够独有地连接这些LED。此外也可以构成多个绝缘层，在这些绝缘层之间布置了导电的层。在这种扩展方案中可以有利地实现各个发光体的复合的连接。譬如可以借助公知的方法以氧化硅层或氮化硅层的形式形成绝缘层。优选将所述的绝缘层实施为两层的，其中，将氮化硅层安放到氧化硅层上。可以如此薄地实施该绝缘层，使得它不影响载体的导热能力。此时，这种绝缘层的特点在于高的绝缘度，以及对环境影响的，尤其对潮湿的大的耐久性。在本专利技术的优选改进方案中，在载体上构成了各个互相分开的导电区，各个LED直接或通过中间层被安放到这些区上。在此情况下具有高反射能力的导电区是特别优选的，这些区通过反射在载体方向上辐射出的射束分量来提高LED模块的发光效率。譬如铝特别适合于作为这种具有高反射能力的导电区的材料。本专利技术的一个优选的扩展方案在于在导电区上构成单独的芯片接头区，这些芯片接头区在同时良好的触点闭合的情况下确保了半导体本体的耐久而可靠的固定。芯片接头区特别适合用薄金属层的堆叠形式，其中，各个层优选含有钛或象金或铂的贵金属。在本专利技术的一个有利的改进方案中，将载体以背向LED的侧面安放到冷却体上，该冷却体优选构成为金属层或金属块。这种金属层具有很高的导热能力，并因此改善了从LED模块中的散热。同时还提高LED模块的机械稳定性。因此可以有利地创造一个具有很高亮度和有效散热的紧密封装的LED模块。铜或铝由于它们的高导热能力尤其适合作为冷却体的材料。冷却体是优选借助焊料或导热的粘合剂与载体相连接的，由此同样确保了良好的热过渡。在本专利技术中优选将在工作中各自发射不同颜色光的LED(以下也简称为LED颜色)安装在载体上。因此利用本专利技术可以生成混合颜色的光，其中，附加地从由各个LED所发射光的颜色中产生发射光的颜色。通过各个LED的相应不同的导通电流可以有利地调节混合光的颜色。一种用于确定混合颜色的另外的可能性在于，在一个LED模块中以各自不同的数量来采用相同颜色的LED。两种可能性可以既多重地，也交替地被采用，其中，后者具有工作电流较均匀地分布到各个LED上的优点，而前者在工作中较灵活，并实现色品位置的精调。在本专利技术中特别优选共同地，譬如按相等的数量来采用发射具有红色、绿色和兰色光谱段中的中心波长的光的LED。因此创造了一个在相应导通电流时具有高亮度的发射白色光的LED模块。此外通过变化各个LED的导通电流可以发射不同颜色的光，其中，覆盖了颜色空间的大部分。尤其可以很准确地调节白点(无颜色点，色品位置x＝y＝z＝0.33)。因此本专利技术可作为白色光源用于生成高强度、无干扰性颜色失真的纯白色光。该LED模块以大的优点适合于作为白炽灯的替代物，并可以譬如用作为投影仪中的白色光源。在此情况下本专利技术LED模块的微小尺寸和高亮度是特别有利的。这种LED模块专门适合于作为LCD投影仪中的光源。可以很紧凑地实施用本专利技术所装备的LCD投影仪，其中，所述的光源在寿命、能耗和出现的损耗热方面优于具有白炽丝的常规光源。本专利技术由于这些特性而优选适合于移动的用途，譬如在汽车领域。本专利技术的一个其它的优点在于LED模块的可调光性，即通过变化工作电流来变化亮度。在此与白炽丝相反，在大的亮度范围中不出现所发射光的主要的光谱变化。在此譬如可以通过脉宽调制来实现工作电流的变化。在本专利技术的一个有利的扩展方案中，在载体上布置了矩阵形式的LED。这允许LED的高封装密度，并方便了自动化制造LED模块。此外在载体上以规则的矩阵形式的图样布置了具有各自相同颜色的LED。在此应将规则的布置理解为一种通过一个或多个基本图样的重复的相邻排列而产生的布置。通过这种布置简化了LED的控制和减少制造时的布线工作量。为了达到均匀的颜色混合，将LED在它们的颜色方面在矩阵行中以周期性重复的顺序来布置是有利的，其中，各个矩阵行中的LED布置优选是相同的或同类型的。如果如此来相互叠起地定向各个矩阵行中的布置，使得在矩阵列中分别布置了同一颜色的LED，则可以很容易串联地汇总各自一个列的相同颜色的LED。相对于具有奇数行号的矩阵行中的布置，将具有偶数(在连续编号时)行号的矩阵行中的布置分别向左或向右移动一个列宽度是特别有利的。因此避免了单色的列、抑制了颜色假象的形成和达到了特别均匀的颜色感觉。同时可以容易地通过锯齿形的连接将相同颜色的LED汇总成串联电路。从四个实施例的以下说明中结合附附图说明图1至4得出本专利技术的其它的特征、优点和合理性。图1展示了本专利技术LED模块的第一实施例的示意剖面图，图2a和图2b展示了本专利技术LED模块的第二实施例的示意俯视图和示意细节视图，图3a-3e展示了本专利技术LED模块的第三实施例的示意俯视图的五个变型，图4展示了本专利技术LED模块的第四实施例的示意俯视图，图5展示了本专利技术LED模块的多重装置的第一实本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有多个ＬＥＤ半导体本体（１１）和一个带有第一和第二主面的载体（２）的ＬＥＤ模块（１），其中，所述的载体（２）具有至少一个半导体层（５），其特征在于，载体（２）的所述第一主面是平面构成的，而所述的ＬＥＤ半导体本体（１１）是安放在载体（２）的所述第一主面上的。

【技术特征摘要】
DE 2000-10-16 10051159.71.具有多个LED半导体本体(11)和一个带有第一和第二主面的载体(2)的LED模块(1)，其中，所述的载体(2)具有至少一个半导体层(5)，其特征在于，载体(2)的所述第一主面是平面构成的，而所述的LED半导体本体(11)是安放在载体(2)的所述第一主面上的。2.按权利要求1的LED模块(1)，其特征在于，所述至少一个的半导体层(5)含有硅或砷化镓。3.按权利要求1或2的LED模块(1)，其特征在于，所述的载体(2)是多层构成的。4.按权利要求1至3之一的LED模块(1)，其特征在于，在所述第一主面侧面上的载体(2)是由至少一个电绝缘层(6)定界的。5.按权利要求4的LED模块(1)，其特征在于，所述的至少一个绝缘层(6)是多层构成的。6.按权利要求4或5的LED模块(1)，其特征在于，所述的至少一个绝缘层(6)含有氧化硅或氮化硅。7.按权利要求1至6之一的LED模块(1)，其特征在于，在载体(2)的所述第一主面上构成了导电区(9)，所述的LED半导体本体(11)是安放到这些区上的。8.按权利要求7的LED模块(1)，其特征在于，所述的导电区(9)在由所述LED半导体本体(11)所发射射束的光谱段中具有高的反光能力。9.按权利要求7或8的LED模块(1)，其特征在于，所述的导电区(9)含有铝。10.按权利要求4至6之一的LED模块(1)，其特征在于，在所述的绝缘层(6)上形成了芯片接头区(10)，而所述的LED半导体本体(11)是安放到所述的芯片接头区(10)上的。11.按权利要求7至9之一的LED模块(1)，其特征在于，在所述的导电区(9)上形成了芯片接头区(10)，而所述的LED半导体本体(11)是安放到所述的芯片接头区(10)上的。12.按权利要求10或11的LED模块(1)，其特征在于，所述的芯片接头区(10)分别具有一个薄金属层堆叠。13.按权利要求12的LED模块(1)，其特征在于，所述的金属层含有钛、铜或贵金属，尤其是金或铂。14.按权利要求1至13之一的LED模块(1)，其特征在于，在所述第二主面的侧面上的载体(2)与一个冷却体(3)相连接。15.按权利要求14的LED模块(1)，其特征在于，所述的冷却体(3)含有铜或铝。16.按权利要求14或15的LED模块(1)，其特征在于，所述的冷却体(3)邻接到所述的半导体层(5)上。17.按权利要求16的LED模块(1)，其特征在于，所述的冷却体(3)通过一种焊料(4)或一种导热的粘合剂与所述的半导体层(5)相连接。18.按权利要求1至17之一的LED模块(1)，其特征在于，在所述载体(2)上按矩阵形式布置所述的LED半导体本体(11)。19.按权利要求1至18之一的LED模块(1)，其特征在于，在工作中所述的LED半导体本体(11)发射不同中心波长的光。20.按权利要求19的LED模块(1)，其特征在于，所述的由各个LED半导体本体(11)在工作中所发射的光具有红色、绿色或兰色光谱段中的中心波长。21.按权利要求19或20的LED模块(1)，其特征在于，在所述的载体...

【专利技术属性】
技术研发人员：W马希尔，W施佩斯，G怀特尔，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]