光源及装配发光二极管的方法技术

一种发光二极管，其两端面均已金属化，并安装在基片上，使其发光结与该基片垂直。用焊剂或导电粘结剂把导电端电焊到在基片上的导电层。通过暂时地使ＬＥＤ芯片粘附于缠绕在切割器刀口附近的胶带，把该芯片安置在基片上。当该胶带缠绕在刀口附近时，该芯片倾斜，并在暂时地被可移动抓手所支撑的同时，每次被真空套爪摘去一个，然后由该真空套爪把该芯片转移到基片上。一种类似的方法可用来在基片上安置半导体芯片而无须芯片环绕刀口倾斜。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种新型发光二极管(LED)及在基片上装配这种LED的技术。此外还提供处理该LEDs的方法。发光二极管已变得非常普及而且每年生产数百万个。现在仍然继续努力制造更小的LEDs，因为把它们做得更小，从半导体片产生的LEDs的数目就更大。这能引起可观的成本降低。减少LEDs的尺寸的主要限制因素已变为电连接。一般，一个LED是跟一个电极一起装配在例如印刷电路板、引线架等的导电基片上，使其发光结与基片平行。然后把很小的导线“引线结合”或焊接到LED顶面上的小金属化区域。该金属化区域覆盖的范围必须小于整个顶面，使得光线能从LED辐射出去。适当的最小尺寸大约是250立方微米。胶带自动结合有时用来代替引线结合，因为已经研制数种技术用于同时结合许多不同的结合片，而不是像一般的引线路结合那样每次一片。但是，同轴胶带自动结合需要所有结合片的优良同面性，而且用于同时地结合LEDs矩阵是不合适的。此外，最小的适用于胶带自动结合的LEDs大约是200立方微米。不论是用于胶带自动结合还是用于引线结合的设备都是非常昂贵的。所需要的是，完全不同的手段以便安装LED、与LED电接通、处理上述LEDs的方法、以及用于容纳上述LEDs的基片。因此在本专利技术的实践中，按以现在的较好实施例，有提供一种装有发光二极管的基片，该二极管装配在该基片上以使LED的发光结与该基片垂直。在与基片垂直的LED的每个端面上装备一个导电层并与那些导电层电接通。若必要，在安装之前，把导电材料加到端面层，并加以熔化以便与该基片电接通。光线是通过侧面而不是通过LED的端面发射出去。导电层可覆盖LED的端面的全部或仅仅一部分。个别LED芯片首先通过暂时地把它们固定到软性胶带上的粘结剂就可以放置在基片上。该胶带是沿着一个边缘通过的，该边缘使胶带弯曲并依次使每个芯片相对于在胶带上的一列芯片中的各接连的芯片倾斜。倾斜芯片的侧面被真空套爪所连接，该套爪从粘结剂中提取LED并使它向该基片前进，在那里它得被安装起来。在要将许多LEDs用于一个阵列例如用于字母数字显示的场合，这些LEDs可通过一个非导电层安装在窗口上以便与两个导电区电接通，其中一个导电区在该非导电层之下形成，另一个在打底基座上形成。如果连同附图加以考虑，在参考以下详细的描述而使上述情况变得更好理解的情况下，会正确评价本专利技术的这些和其它特征及优点。在附图中，附图说明图1是包括导电粘结剂做的任选层在内的典型LED的透视图;图2是装配在灯泡中的上述LED的俯视图;图3是贯穿图2所示装配装置的纵向剖面图;图4半示意地显示装配个别LEDs用的设备的片段;图5表示安装在供图4的设备使用的胶带上的许多LEDs;图6大略说明从胶带上提取LED期间的一系列步骤;图7表示包括用于容纳一个阵列的LEDs的导电区在内的基座;图8表示安置LEDs用的垫片;图9显示铺放在图7的基座上的图8的垫片;图10是通过在基座上的典型LED的纵向剖面图;图11是提供更多光输出的LED的另一实施例的等角投影图;图12是LED的又一个实施例的等角投影图;图13是按以本专利技术的原理构成的LED的另一实施例的等角投影图;及图14半示意地显示安装个别元件芯片(例如LEDs)用的设备的一个片段。发光二极管(LED)按其最简单的形式具有靠迁n型半导体层12的p型半导体层11。当电流经过二极管时，光线从这两层之间的接合面13发射出去。在本专利技术的实践中，LED是由发射光可穿透的半导体材料(例如，绿色辐射可穿透的磷化镓)制成。敷金属层14放置在LED的每个端面以便与二极管的电极电接通。该敷金属层最好是用焊剂可润湿的并且不被焊剂所溶解。带闪金的镍提供了适当的端面层。在附图中各种各样敷层未必按比例描绘。在图1所示的实施例中，有附加的任选特征。热可流通导电材料做的敷层16暂时被加到LED的每个端面以便与金属层电接通。典型的材料可能是低熔点焊剂。当加热时，焊剂熔化，除电接通外还把LED固定到基片上。另一个适当的材料可能是渗银环氧树脂，它是局部地加以固化。在加热的时候，该树脂流通并固化于实心导体上，该导体提供稳固支承和电接通。这附加的导电材料层是不必要的，并且可以较迟提供接通，如在下文所描述的那样。上述LED是用一般的半导体工艺制成，其中这些敷层是在半导体材料做的一片薄结晶晶片上形成。这样的晶片可以含有不是n型就是p型的起始材料，而类型相反的材料是用一般技术(例如液相处延生长或化学气相淀积)排列在其上。典型的LED含有n型材料做的200+微米厚基片和淀积p型材料做的40微米厚敷层。其次如果使用任选导电层的话，就使半导体晶片在两个表面上金属化，该导电层是附加到该晶片上的。然后把该晶片锯开以形成分离的LED芯片，如图1所示。发光的p-n结合面与芯片的两个金属化端面平行。在LED的p型和n型材料之间的结合面，一般其阳极比阴极更接近于金属化端面，因为在基片上淀积第二敷层是比较昂贵的。用另一种方法，该结合面可以处于芯片的中心使得离两个端面尽可能远，以便减少短路的可能性，尽管导电芯片附加材料在LED底下流动。在典型的实施例中，这样的LED芯片有250微米长度(包括金属层但不包括任选导电层16)。LED的宽度只是125微米。上述LEDs是从250微米厚的晶片锯开。这样的LED具有与结合面平行的宽度，它比垂直于结合面的高度小。由于装配装置，最好尽量减少电极间的短路可能性和降低成本。新型的LED芯片是安装在基片17(图2和3)上而不是装在与基片平行的结合面上，使得结合面13与基片垂直。在LED灯泡的这个实施例中，基片是1.6毫米长、0.8毫米宽和大约0.3毫米厚的小块印刷电路板。在基片的各个端面上，存在介于基片的顶面和底面的半圆柱形凹槽18。给基片敷上金属，以便含有一面敷层，它包括在顶面上的区域19、在底面上的区域21和在凹槽内的互连区域22。在基片的各个端面上，提供类似的导电区域，以便在LED和相关电路之间形成电接通。外部电连接是以通用方式通过“表面装配”该基片形成。这样的灯泡基片是用传统的加工技术制成，其中较大的印刷电路板是建立和覆盖(无电地和/或电解地)在顶面和底面上的所需区域内并穿过钻通该印刷电路板的通孔。把薄层的光成像焊接用掩模23作为电绝缘加到印刷电路板的整个上表面，并清除靠近LEDs的端面的小区域，留下通过焊接用掩模的孔道而曝光的打底金属区域19。把极少量的粘结剂(图中未显示)加到印刷电路板上盖住在敞开的孔之间的焊接用掩模。当LED的中心被安排在点滴粘结剂上的时候，它附着在应有的位置以便处理，直到用导电焊剂25或聚合物把它固定在基片上为止。安置LED使其金属化端面与穿过焊接用掩模的孔道邻接。然后把金属化端面焊接到位于基片的上表面的相应金属化区域19。在基片上焊接LEDs可以单纯地通过浸入熔焊料或通过波峰焊接。用另一种方法，通过在每个外露金属区上放置小滴焊膏并暂时地通过该焊膏使LED粘附于基片上，可以把LED焊接在基片上。加热使焊膏熔化，并把LED固定在基片上。在另一模拟实施例中，用掺金属环氧树脂或其他聚合物能使LED暂时粘附于金属区，为永久结合和电连接，须使该聚合物熔解并固化。最后的步骤是用透明塑性体24把LED封装在上表面上。上述制造过程终止在较大的印刷电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光源，包括：一块基片；一只发光二极管，其发光结与基片垂直，在垂直于基片的发光二极管的各个端面上含有导电层；在基片上装配发光二极管使其结合面垂直于基片并使导电层与基片上的导电区电接通的装置；及在发光二极管端面上的金属层当中，至少有一个覆盖范围小于发光二极管的整个端面，以便通过该端面发射光线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1992-8-20 932,7541.一种光源，包括一块基片；一只发光二极管，其发光结与基片垂直，在垂直于基片的发光二极管的各个端面上含有导电层；在基片上装配发光二极管使其结合面垂直于基片并使导电层与基片上的导电区电接通的装置；及在发光二极管端面上的金属层当中，至少有一个覆盖范围小于发光二极管的整个端面，以便通过该端面发射光线。2.如权利要求1所述的光源，其特征在于，发光二极管包括一层p型材料;及一层n型材料，它与p型材料邻接以形成p型和n型材料之间的发光结;所说导电层包括一层金属，覆盖在与结合面相对的n型材料的表面上;一层金属，覆盖在与结合面相对的P型材料的表面上;以及所述装配用的装置包括导电材料，它粘附于各金属层并粘附在基片上的邻近导电区。3.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所说金属层包括在发光二极管端面上的金属垫片，并具有与发光二极管的侧面邻接的边缘。4.如权利要求3所述的光源，其特征在于，该金属垫片包括在发光二极管的相对侧面之间延伸并与基片垂直的条纹。5.如权利要求1所述的光源，其特征在于，该基片包括许多用于电连接发光二极管和外部电路的导电区、在至少一部分导电区上方的绝缘层、和用于电接通的小孔，它穿过与发光二极管的各端面相邻的绝缘层。6.如权利要求5所述的光源，其特征在于，该小孔用于容纳整个发光二极管是足够大的，发光二极管的中心部分横跨在导电区之间。7.如权利要求5所述的光源，其特征在于，发光二极管的中心部分覆盖在一部分绝缘层上面，各导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：S哈拉，TJ史密夫，J韦宾，T法扎多，JD克雷格，
申请(专利权)人：艾加伦特技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]