Светодиодный чип

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, а именно к светодиодным чипам, используемым в светодиодных осветительных системах. Светодиодный чип включает полупроводниковый светоизлучающий элемент, установленный на основании, содержащем пластину, изготовленную из диэлектрика, а также расположенное поверх указанных светоизлучающего элемента и пластины покрытие из полимерного компаунда, при этом на краевых участках верхней поверхности пластины из диэлектрика вблизи ее боковых сторон сформированы первая и вторая зоны металлизации, а светоизлучающий элемент имеет положительный и отрицательный металлические электрические выводы, один из которых соединен с первой зоной металлизации, а другой соединен со второй зоной металлизации. При этом основание выполнено в виде монопластины, изготовленной из диэлектрика, указанная пластина содержит сформированную в центральной части ее верхней поверхности третью зону металлизации, площадь которой превышает площадь нижней поверхности светоизлучающего элемента, а также содержит сформированные на ее нижней поверхности четвертую, пятую и шестую зоны металлизации, аналогичные по конфигурации и местоположению соответственно первой, второй и третьей зонам металлизации, светоизлучающий элемент расположен на поверхности третьей зоны металлизации, при этом в пластине из диэлектрика выполнены боковые металлизированные отверстия, посредством которых первая и четвертая зоны металлизации и вторая и пятая зоны металлизации сообщены друг с другом, а также центральные сквозные металлизированные отверстия, расположенные со стороны верхней поверхности указанной пластины на участках, не занятых светоизлучающим элементом, посредством которых третья и шестая зоны металлизации сообщены друг с другом. Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является упрощение конструкции и технологии изготовления светодиодного чипа при обеспечении высоких теплоотводящих свойств. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, а именно к светодиодным чипам, используемым в светодиодных осветительных системах.

Светодиодный чип представляет собой конструкцию, предназначенную для установки методами поверхностного монтажа при использовании в составе светодиодов, а также светодиодных линеек и матриц.

Светодиодный чип включает расположенный на пластинчатом основании (подкристальной плате, подложке) и снабженный электрическими выводами полупроводниковый светоизлучающий элемент, выполненный на основе полупроводниковой светоизлучающей гетероструктуры (полупроводникового кристалла). Чип также может иметь расположенное поверх кристалла полимерное покрытие.

На световые характеристики и долговечность чипа в значительной степени влияют степень и качество отвода тепла из активной области кристалла, выделяющегося в процессе его работы. В этой связи важным является, чтобы конструкция чипа обладала высокой теплопроводностью, что достигается конструктивными особенностями и выбором материала входящих в чип элементов. Это является особенно важным, поскольку чип в отличие от светодиода не содержит корпуса, обеспечивающего отвод тепла.

Известен светодиодный чип [JP 2000216439], который содержит в качестве основания подложку, включающую нижнюю пластину из алюминия и верхнюю пластину из алюминия, имеющие разные размеры. На верхней поверхности верхней пластины из алюминия сформирована пара верхних электрических выводов. С указанными выводами соединен светодиодный светоизлучающий элемент посредством электрических столбиковых выводов, выполненных из золота и серебряной пасты. На нижней поверхности нижней пластины из алюминия сформированы нижние электрические выводы, соединенные с верхними выводами через сквозные металлизированные отверстия, выполненные в обеих пластинах из алюминия.

Рассматриваемый чип за счет использования в качестве основания двух пластин из алюминия обладает относительно высокой теплопроводностью.

Однако выполнение основания в виде двухслойной подложки, содержащей пластины разного размера, усложняет конструкцию и технологию изготовления чипа.

Известен светодиодный чип [JP 2009182072], содержащий в качестве основания по меньшей мере две керамические пластины. Светоизлучающий элемент установлен в центральной зоне верхней керамической пластины. По обе стороны относительно светоизлучающего элемента в обеих керамических пластинах выполнены соосные сквозные отверстия, имеющие разный диаметр. Сверху светоизлучающий элемент залит полимерным компаундом, который при заливке проникает в указанные сквозные отверстия, чем достигается прочность его соединения с основанием.

Рассматриваемый чип за счет наличия составной подложки, изготовленной из керамики, обладающей хорошей теплопроводностью, обеспечивает достаточно хороший отвод тепла.

Однако выполнение основания в виде по меньшей мере двух слоев, а также необходимость выполнения в слоях, изготовленных из керамики, соосных отверстий разного диаметра приводит к усложнению конструкции и технологии изготовления чипа.

Известен светодиодный чип [JP 2012079778], который выбран в качестве ближайшего аналога.

Данный чип включает полупроводниковый светоизлучающий элемент, установленный на основании, содержащем верхнюю пластину, изготовленную из диэлектрика, в частности из текстолита, и нижнюю пластину, изготовленную из металла. При этом в центральной области верхней пластины из текстолита выполнено сквозное отверстие, образующее посадочное отверстие для светоизлучающего элемента. Поверх светоизлучающего элемента и пластины из текстолита нанесено покрытие из полимерного компаунда. На краевых участках верхней поверхности пластины из текстолита вблизи ее боковых сторон сформированы первая и вторая зоны металлизации, образующие p- и п-контактные площадки, а светоизлучающий элемент имеет p- и п-металлические выводы, соединенные соответственно с p- и п-контактными площадками.

Наличие в основании рассматриваемого чипа нижней металлической пластины, обладающей высокой теплопроводностью, обеспечивает отвод выделяющегося при работе светоизлучающего элемента тепла. При этом использование в качестве материала верхней пластины текстолита, который хорошо подвергается механической обработке, обеспечивает простоту формирования посадочного отверстия для светоизлучающего элемента.

Однако выполнение основания в виде двух разнородных по материалу пластин приводит к усложнению конструкции и технологии изготовления рассматриваемого чипа.

Проблемой, решение которой достигается при осуществлении изобретения, является упрощение конструкции и технологии изготовления светодиодного чипа при обеспечении высоких теплоотводящих свойств.

Сущность изобретения заключается в том, что в светодиодном чипе, включающем полупроводниковый светоизлучающий элемент, установленный на основании, содержащем пластину, изготовленную из диэлектрика, а также расположенное поверх указанных светоизлучающего элемента и пластины покрытие из полимерного компаунда, при этом на краевых участках верхней поверхности пластины из диэлектрика вблизи ее боковых сторон сформированы первая и вторая зоны металлизации, а светоизлучающий элемент имеет положительный и отрицательный металлические электрические выводы, один из которых соединен с первой зоной металлизации, а другой соединен со второй зоной металлизации, согласно изобретению основание выполнено в виде монопластины, изготовленной из диэлектрика, указанная пластина содержит сформированную в центральной части ее верхней поверхности третью зону металлизации, площадь которой превышает площадь нижней поверхности светоизлучающего элемента, а также содержит сформированные на ее нижней поверхности четвертую, пятую и шестую зоны металлизации, аналогичные по конфигурации и местоположению соответственно первой, второй и третьей зонам металлизации, светоизлучающий элемент расположен на поверхности третьей зоны металлизации, при этом в пластине из диэлектрика выполнены боковые металлизированные отверстия, посредством которых первая и четвертая зоны металлизации и вторая и пятая зоны металлизации сообщены друг с другом, а также центральные сквозные металлизированные отверстия, расположенные со стороны верхней поверхности указанной пластины на участках, не занятых светоизлучающим элементом, посредством которых третья и шестая зоны металлизации сообщены друг с другом.

В частном случае изобретения отношение площади третьей зоны металлизации к суммарной площади поперечного сечения металлизированной части центральных сквозных отверстий составляет величину не более 33.

В частном случае изобретения пластина изготовлена из текстолита.

Наличие в заявляемом устройстве установленного на основании полупроводникового светоизлучающего элемента, снабженного электрическими выводами, соединенными со сформированными на верхней поверхности основания боковыми металлическими зонами (контактными площадками), обеспечивает возможность устройства излучать свет и использовать его в составе светодиода или светодиодной системы (сборки).

Полупроводниковый светоизлучающий элемент заявляемого устройства выполнен на основе полупроводниковой светоизлучающей гетероструктуры (полупроводникового кристалла).

Используемое в чипе покрытие из полимерного компаунда выполняет защитную функцию, а также может обеспечивать достижение требуемых световых и цветовых характеристик. В частности, в качестве указанного покрытия используют смесь силикона с люминофором.

Принципиально важным в заявляемой конструкции является выполнение основания в виде всего одной пластины (монопластины), изготовленной из диэлектрика, с нанесенными на нее описанными выше верхними и нижними зонами металлизации, связанными друг с другом посредством металлизированных сквозных отверстий, а также выбор в качестве посадочного места для светоизлучающего элемента верхней центральной зоны металлизации пластины.

Благодаря указанным конструктивным особенностям данная пластина служит в качестве основания светоизлучающего элемента, обеспечивает возможность его электрической связи с внешней электрической цепью и обладает высокой теплоотводящей способностью.

За счет наличия на пластине верхних боковых первой и второй и нижних боковых третьей и четвертой зон металлизации, выполняющих роль соответственно верхних и нижних положительных и отрицательных контактных площадок, которые электрически соединены посредством боковых сквозных металлизированных отверстий, обеспечивается возможность электрической связи светоизлучающего элемента с внешней электрической цепью. При этом нижние положительная и отрицательная контактные площадки предназначены для подключения чипа к электрическим контактам внешней электрической цепи, в частности внешней цепи, сформированной на печатной монтажной плате, на которой располагается чип, входящий в состав светодиода или электронного осветительного устройства.

Для обеспечения указанной электрической связи достаточным является наличие одного бокового сквозного отверстия, соединяющего верхнюю и нижнюю положительные площадки, и одного бокового сквозного отверстия, соединяющего верхнюю и нижнюю отрицательные контактные площадки. Однако указанных отверстий может быть два и более, при этом дополнительные отверстия могут служить в качестве резервных для повышения надежности работы чипа, и их наличие способствует лучшему отводу тепла от пластины.

За счет наличия на пластине обладающих высокой теплопроводностью центральных верхней и нижней (третьей и шестой) зон металлизации, которые сообщаются посредством центральных сквозных металлизированных отверстий, достигается высокая теплоотводящая способность пластины. Указанные металлизированные конструктивные элементы обладают высокой теплопроводностью, образуют единую тепловую цепь и являются эффективным теплоотводом, обеспечивающим рассеяние выделяющегося при работе светоизлучающего элемента тепла с металлизированных поверхностей во внешнюю среду.

При этом многофункциональное основание чипа представляет собой простую по конструкции и технологии изготовления монопластину из диэлектрика, чем достигается простота конструкции и технологии изготовления чипа.

В качестве диэлектрического материала для изготовления монопластины могут быть использованы, в частности, керамика, полиамид, текстолит (стеклотекстолит).

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является упрощение конструкции и технологии изготовления светодиодного чипа при обеспечении высоких теплоотводящих свойств.

Для улучшения отвода тепла целесообразным является, чтобы отношение площади третьей зоны металлизации к суммарной площади поперечного сечения металлизированной части центральных сквозных металлизированных отверстий составляло величину не более 33. Как показали исследования авторов, при указанном соотношении площадей создаются условия, при которых температура p-п-перехода светоизлучающего элемента в рабочем режиме не превышает 115°C, что свидетельствует об очень эффективном отводе тепла.

Целесообразным является выполнение основания из текстолита, который является материалом, хорошо поддающимся механической обработке и пригодным для нанесения металлического покрытия, что обеспечивает простоту выполнения технологических операций формирования в пластине сквозных отверстий и металлизированных зон.

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства (вид спереди); на фиг. 2 - то же (вид сверху).

Устройство содержит основание 1, выполненное в виде тонкой монопластины, изготовленной, в частности, из текстолита. Толщина пластины, в частности, выбрана из диапазона 110-130 мкм.

На краевых участках верхней поверхности пластины 1 вблизи ее боковых сторон сформированы первая и вторая зоны 2 и 3 металлизации. В центральной части верхней поверхности пластины 1 сформирована третья зона 4 металлизации, в центре которой установлен, в частности приклеен с помощью теплопроводного клея, полупроводниковый светоизлучающий элемент (полупроводниковый кристалл) 5. Площадь зоны 4 превышает площадь поперечного сечения кристалла 5.

На нижней поверхности пластины 1 сформированы четвертая зона 6, пятая зона 7 и шестая зона 8 металлизации, аналогичные по конфигурации и местоположению (по дизайну) соответственно первой зоне 2, второй зоне 3 и третьей зоне 4 металлизации.

В пластине 1 выполнены боковые металлизированные отверстия 9, посредством которых первая зона 2 и четвертая зона 6 металлизации и вторая зона 3 и пятая зона 7 металлизации сообщены друг с другом, а также центральные сквозные металлизированные отверстия 10, расположенные со стороны верхней поверхности пластины 1 на участках, не занятых кристаллом 5, посредством которых третья зона 5 и шестая зона 8 металлизации сообщены друг с другом.

Кристалл имеет металлические электрические положительный и отрицательный выводы 11, один из которых соединен с первой зоной 2 металлизации, а другой соединен со второй зоной 3 металлизации.

Сверху пластина 1 и кристалл 5 залиты светопрозрачным компаундом 12, в частности силиконом с распределенными в нем частицами люминофора.

Устройство работает следующим образом.

Чип устанавливают в корпус светодиода или на монтажную печатную плату. Обеспечивают подачу тока в кристалл 5 от внешней электрической цепи (не показана) через зоны 6 и 7 металлизации, образующие нижние положительную и отрицательную контактные площадки, отверстия 9 и зоны 2 и 3 металлизации, образующие верхнюю положительную и отрицательную контактные площадки, и выводы 11 кристалла. Кристалл 5 излучает свет. При работе кристалла 5 выделяется тепло, которое рассеивается во внешнюю среду с поверхности верхней центральной зоны 5 металлизации, отводится через металлизированные сквозные отверстия 10 и рассеивается с поверхности нижней центральной зоны 8 металлизации.

1. Светодиодный чип, включающий полупроводниковый светоизлучающий элемент, установленный на основании, содержащем пластину, изготовленную из диэлектрика, а также расположенное поверх указанных светоизлучающего элемента и пластины покрытие из полимерного компаунда, при этом на краевых участках верхней поверхности пластины из диэлектрика вблизи ее боковых сторон сформированы первая и вторая зоны металлизации, а светоизлучающий элемент имеет положительный и отрицательный металлические электрические выводы, один из которых соединен с первой зоной металлизации, а другой соединен со второй зоной металлизации, отличающийся тем, что основание выполнено в виде монопластины, изготовленной из диэлектрика, указанная пластина содержит сформированную в центральной части ее верхней поверхности третью зону металлизации, площадь которой превышает площадь нижней поверхности светоизлучающего элемента, а также содержит сформированные на ее нижней поверхности четвертую, пятую и шестую зоны металлизации, аналогичные по конфигурации и местоположению соответственно первой, второй и третьей зонам металлизации, светоизлучающий элемент расположен на поверхности третьей зоны металлизации, при этом в пластине из диэлектрика выполнены боковые металлизированные отверстия, посредством которых первая и четвертая зоны металлизации и вторая и пятая зоны металлизации сообщены друг с другом, а также центральные сквозные металлизированные отверстия, расположенные со стороны верхней поверхности указанной пластины на участках, не занятых светоизлучающим элементом, посредством которых третья и шестая зоны металлизации сообщены друг с другом.

2. Светодиодный чип по п. 1, отличающийся тем, что отношение площади третьей зоны металлизации к суммарной площади поперечного сечения металлизированной части центральных сквозных отверстий составляет величину не более 33.

3. Светодиодный чип по п. 1 или 2, отличающийся тем, что пластина изготовлена из текстолита.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в осветительных устройствах, блоках фоновой подсветки и средствах отображения информации. Осветительное устройство 100 включает источник 10 света и люминесцирующий материал 20, преобразующий по меньшей мере часть излучения 11 от источника 10 в излучение 51.

Изобретение относится к осветительному устройству, включающему источник света для генерирования излучения источника света и конвертер света. Конвертер включает матрицу из первого полимера.

Изобретение относится к области осветительной техники и касается осветительного блока. Осветительный блок включает в себя источник синего света, источник зеленого света и два источника красного света.

Согласно изобретению предложен светоизлучающий полупроводниковый прибор, содержащий пакет слоев, причем пакет слоев включает катод, полупроводниковый слой, содержащий эмиссионный материал с излучением в диапазоне 300-900 нм, изолирующий слой и анод, катод находится в электрическом контакте с полупроводниковым слоем, анод находится в электрическом контакте с изолирующим слоем, при этом изолирующий слой имеет толщину в диапазоне до 50 нм, а полупроводниковый слой содержит слой легированного алюминием оксида цинка-магния с 1-350 млн-1 Al.

Полупроводниковый светоизлучающий прибор содержит первый преобразующий длину волны элемент, расположенный на верхней светоизлучающей поверхности полупроводникового светоизлучающего прибора, при этом первый преобразующий длину волны элемент содержит первый преобразующий длину волны материал, который не шире, чем эта верхняя светоизлучающая поверхность; и второй преобразующий длину волны элемент, расположенный на боковой поверхности полупроводникового светоизлучающего прибора, при этом второй преобразующий длину волны элемент содержит второй преобразующий длину волны материал, который не простирается на верхнюю светоизлучающую поверхность, при этом первый и второй преобразующие длину волны материалы являются разными преобразующими длину волны материалами.

Светоизлучающее устройство согласно изобретению включает в себя подложку, простирающуюся в первом направлении, уплотнительный полимерный элемент и светоизлучающий элемент.

Изобретение относится к области светотехники и касается светоизлучающего прибора. Светоизлучающий прибор включает в себя источник света, излучающий свет с первым спектральным распределением, световод, изготовленный из люминесцентного материала и содержащий поверхности входа и выхода света, простирающиеся под отличным от нуля углом друг к другу.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к охлаждению тепловыделяющих элементов электронной аппаратуры. Технический результат - обеспечение высокоэффективного отвода тепла при минимальном значении сопротивления теплопередачи от одиночного полупроводникового светодиода мощностью от 5 до 25 Вт.

Изобретение относится к силоксановым соединениям, применимым в качестве герметизирующего материала для электронных устройств. Предложено силоксановое соединение, содержащее множество силоксановых повторяющихся звеньев, причем по меньшей мере часть силоксановых повторяющихся звеньев представляют собой циклосилоксановые повторяющиеся звенья определенной структуры.

Изобретение относится к светоизлучающим диодам. Предложен светоизлучающий диод, содержащий полупроводниковый кристалл, электрически соединенные с различными областями кристалла анод и катод и герметизирующий материал, полученный отверждением силоксанового соединения, содержащего множество циклосилоксановых повторяющихся звеньев определенной структуры, с помощью катализатора раскрытия кольца.

Изобретение относится к светодиодной эпитаксиальной пластине и способу ее получения. Предложена неполярная светодиодная эпитаксиальная пластина синего свечения на подложке из алюмината лантана (LAO), содержащая последовательно нанесенные на подложку из LAO слои: буферный слой, выполненный из GaN с неполярной гранью m; первый нелегированный слой, представляющий собой неполярный нелегированный слой из u-GaN; первый легированный слой, представляющий собой неполярную легированную пленку из GaN типа n; слой квантовой ямы, представляющий собой неполярный слой квантовой ямы из InGaN/GaN; электронный инверсионный слой, представляющий собой электронный инверсионный слой из AlGaN с неполярной гранью m; и второй легированный слой, представляющий собой неполярную легированную пленку из GaN p типа. Также предложен способ получения неполярной светодиодной эпитаксиальной пластины синего свечения на подложке из LAO. Изобретения обеспечивают низкую плотность дефектов, высокое качество и хорошие оптические характеристики при низкой стоимости получения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ вывода из осаждённого из газовой фазы алмаза электромагнитного излучения центров окраски, в котором у поверхности алмазного образца формируется собирающая излучение центров окраски оптическая система, состоящая из конуса с круглым основанием из оптического стекла, окружающего конус конического зеркала и собирающей линзы. Диаметр круглого основания конуса значительно превышает характерные размеры алмазного образца, основание конуса параллельно лицевой поверхности алмазного образца и находится на малом расстоянии от нее, центр круглого основания конуса размещается над центром алмазного образца. При этом алмазный образец в области под центрами окраски содержит периодическую последовательность чередующихся высоко- и низкодопированных бором слоев. Технический результат заключается в повышении доли выводимого из алмазного образца электромагнитного излучения, испускаемого фотовозбуждаемыми внешним лазерным излучением центрами окраски. 1 ил.

Изобретение может быть использовано для получения белого света в осветительных устройствах. Осветительное устройство (100) содержит первый твердотельный источник (10) света, выполненный с возможностью подачи УФ-излучения (11) с длиной волны 380-420 нм; второй твердотельный источник (20) света, выполненный с возможностью подачи синего света (21) с длиной волны 440-470 нм; преобразующий длину волны элемент (200), содержащий первый люминесцентный материал (210) и второй люминесцентный материал (220). Первый люминесцентный материал (210) излучает зеленый или желтый свет (211), а второй люминесцентный материал (220) излучает оранжевый или красный свет (221), в результате чего получают белый свет (201). Преобразующий длину волны элемент (200) расположен на ненулевом расстоянии (d) от твердотельных источников света (10, 20) и выполнен в виде окна смесительной камеры (120). Осветительное устройство (100) не содержит рассеивающего элемента, но дополнительно содержит регулятор твердотельных источников света (10, 20). Преобразующий длину волны элемент (200) может содержать матрицу, в которую внедрены первый (210) и второй (220) люминесцентные материалы. Повышается эффективность преобразования излучения в белый свет. 11 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, а именно к светодиодным чипам, используемым в светодиодных осветительных системах. Светодиодный чип включает полупроводниковый светоизлучающий элемент, установленный на основании, содержащем пластину, изготовленную из диэлектрика, а также расположенное поверх указанных светоизлучающего элемента и пластины покрытие из полимерного компаунда, при этом на краевых участках верхней поверхности пластины из диэлектрика вблизи ее боковых сторон сформированы первая и вторая зоны металлизации, а светоизлучающий элемент имеет положительный и отрицательный металлические электрические выводы, один из которых соединен с первой зоной металлизации, а другой соединен со второй зоной металлизации. При этом основание выполнено в виде монопластины, изготовленной из диэлектрика, указанная пластина содержит сформированную в центральной части ее верхней поверхности третью зону металлизации, площадь которой превышает площадь нижней поверхности светоизлучающего элемента, а также содержит сформированные на ее нижней поверхности четвертую, пятую и шестую зоны металлизации, аналогичные по конфигурации и местоположению соответственно первой, второй и третьей зонам металлизации, светоизлучающий элемент расположен на поверхности третьей зоны металлизации, при этом в пластине из диэлектрика выполнены боковые металлизированные отверстия, посредством которых первая и четвертая зоны металлизации и вторая и пятая зоны металлизации сообщены друг с другом, а также центральные сквозные металлизированные отверстия, расположенные со стороны верхней поверхности указанной пластины на участках, не занятых светоизлучающим элементом, посредством которых третья и шестая зоны металлизации сообщены друг с другом. Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является упрощение конструкции и технологии изготовления светодиодного чипа при обеспечении высоких теплоотводящих свойств. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх