CH709337B1 - An LED lighting unit and method of manufacturing such a unit. - Google Patents
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Abstract
Une unité d’éclairage est décrite comprenant un dissipateur de chaleur métallique (28), et une pluralité de puces semi-conductrices de diode émettrice de lumière (30), fixée à une face émettrice de lumière du dissipateur de chaleur. Les puces (30) peuvent être placées dans un canal (34) ou une ou plus de tasses encastrées. Au moins quelques puces (30) sont interconnectées directement et électriquement de puce à puce par pontage (40). Les puces (30) peuvent être couvertes par une encapsulation transmettant la lumière. L’unité d’éclairage bénéficie d’une construction efficace, et de bonnes caractéristiques de dissipation thermale.A lighting unit is described comprising a metal heat sink (28), and a plurality of light emitting diode semiconductor chips (30), attached to a light emitting face of the heat sink. The chips (30) can be placed in a channel (34) or one or more recessed cups. At least a few chips (30) are directly and electrically interconnected by bridging chip (40). The chips (30) can be covered by a light transmitting encapsulation. The lighting unit benefits from efficient construction, and good heat dissipation characteristics.
Description
Domaine de la divulgationArea of disclosure
[0001] L’invention concerne le domaine des unités d’éclairage comprenant des diodes électroluminescentes (ou anglais: LEDs) utilisées comme sources de lumière. Dans un aspect non limitatif, l’invention concerne une unité d’éclairage capable de générer au moins 500 lumens (par exemple: suffisant pour remplacer une ampoule à incandescence traditionnelle ou ampoule fluorescente à usage domestique, industriel, commercial, véhicule ou pour usage public). Dans un aspect non limitatif, l’invention concerne la production d’une unité d’éclairage allongée (par exemple: une forme similaire à un tube de lumière fluorescente allongée). The invention relates to the field of lighting units comprising light emitting diodes (or English: LEDs) used as light sources. In a non-limiting aspect, the invention relates to a lighting unit capable of generating at least 500 lumens (for example: sufficient to replace a conventional incandescent bulb or fluorescent bulb for domestic, industrial, commercial, vehicle or public use ). In a non-limiting aspect, the invention relates to the production of an elongate lighting unit (for example: a shape similar to an elongated fluorescent light tube).
Contexte de la divulgationContext of the disclosure
[0002] Bien qu’à l’exclusion d’un art antérieur, fig. 1 illustre les connaissances internes dans la forme d’une assemblée interne pour une unité d’éclairage LED. Although to the exclusion of a prior art, fig. 1 illustrates the internal knowledge in the form of an internal assembly for an LED lighting unit.
[0003] Dans la fig. 1 , une unité d’éclairage (assemblée interne) 10 comprend de multiple perles de lampe 12 montées sur une plaque d’aluminium 14 portant un film mince de circuit imprimé. Chaque perle de lumière 12 est empaquetée séparément LED, composant. Des pins de connexions métalliques s’étendant à partir de la perle de lumière sont soudés à la plaque 14 et au circuit imprimé, et servent de connexion électrique pour la perle de lumière, et de conduction de chaleur générée à la plaque 14. La plaque 14 agit en tant que répandeur de chaleur et se couple plus loin au dissipateur de chaleur principal 16 pour dissiper la chaleur transférée. In FIG. 1, a lighting unit (internal assembly) 10 comprises multiple lamp beads 12 mounted on an aluminum plate 14 carrying a printed circuit thin film. Each bead of light 12 is packaged separately LED, component. Pins of metal connections extending from the bead of light are welded to the plate 14 and to the printed circuit, and serve as electrical connection for the bead of light, and heat conduction generated to the plate 14. The plate 14 acts as a heat spreader and couples further to the main heat sink 16 to dissipate the transferred heat.
[0004] L’inventeur présent a reconnu qu’une telle assemblée a différents défauts. Bien qu’un dissipateur de chaleur est fourni afin de dissiper la chaleur générée par les perles de lumières, le transfert de chaleur à partir des perles de lampes au dissipateur est inefficace. Premièrement, les pins métalliques qui conduisent la chaleur à partir de chaque perle de lampe ont une très petite section transversale, et ainsi présentent un goulot à la bonne condition thermale. Secondement, la voie thermique qui conduit la chaleur est relativement longue et indirecte, passant par les pins, la plaque 14, et ensuite le dissipateur de chaleur 16. Troisièmement, les contacts de surfaces de la plaque 14 et du dissipateur de chaleur 16 sont eux-mêmes couverts avec une fine couche d’isolation électrique, qui plus tard entrave un flux de chaleur efficace. Le transfert thermique inefficace qui diffère de ceux des perles lumineuses résulte d’un accroissement indésirable de chaleur dans la perle de lumière même. Plus de la moitié de l’énergie consommée par une LED est convertie en chaleur. Contrairement aux sources de lumière traditionnelles, une LED est hautement sensible à un excès de température de fonctionnement; le fonctionnement de la LED ainsi que la lumière émise sont tous deux réduits, le taux de dégradation thermal de la jonction de la LED augmente, et l’échec de la LED arrive plus rapidement. Par conséquent, la performance et le fonctionnement d’une unité lumière souffrent. The present inventor has acknowledged that such an assembly has different defects. Although a heat sink is provided to dissipate the heat generated by the light beads, the heat transfer from the lamp beads to the sink is inefficient. First, the metal pins that conduct the heat from each lamp bead have a very small cross section, and thus have a neck with good thermal condition. Secondly, the thermal path that leads the heat is relatively long and indirect, passing through the pins, the plate 14, and then the heat sink 16. Third, the surface contacts of the plate 14 and the heat sink 16 are the same. - even covered with a thin layer of electrical insulation, which later hinders an effective heat flow. The inefficient heat transfer that differs from that of the light beads results from an undesirable increase in heat in the light bead itself. More than half of the energy consumed by an LED is converted into heat. Unlike traditional light sources, an LED is highly sensitive to excessive operating temperature; both the operation of the LED and the emitted light are reduced, the thermal degradation rate of the LED junction increases, and the failure of the LED arrives more quickly. As a result, the performance and operation of a light unit suffer.
[0005] Deuxièmement, les coûts de manufacture sont relativement élevés, et c’est difficile de changer le processus de fabrication afin de réduire les coûts. La réduction du coût est un facteur extrêmement importante permettant les éclairages LED de rivaliser commercialement avec d’autres technologies d’éclairage, malgré plusieurs avantages potentiels de l’éclairage LED. En particulier, la production des perles est complexe et chère. La production généralement implique le timbrage d’un support de perles de lampe, plaquage du support, moulage par injection de l’encapsulation plastique, fixage de la LED jusqu’au support, un câble doré, application localisée de silicone phosphore, cuire au four, traitement spectral. Il s’agit d’un processus à étapes multiples qui est complexe et cher à automatiser. De plus, le coût de production afin de monter ces perles de lampes est aussi élevé. L’installation de perles de lampes généralement implique des pâtes de soudage chères utilisées par la technique de montage en surface (SMT), et la technique de refonte pour les composants montés en surface, sont plus coûteux à implémenter et automatiser que le soudage traditionnel. Second, manufacturing costs are relatively high, and it is difficult to change the manufacturing process to reduce costs. Cost reduction is an extremely important factor in enabling LED lighting to compete commercially with other lighting technologies, despite several potential benefits of LED lighting. In particular, the production of pearls is complex and expensive. Production usually involves stamping a lamp bead holder, plating of the backing, injection molding of plastic encapsulation, fixing of LED to backing, a golden cable, localized application of phosphoric silicone, baking , spectral treatment. It is a multi-step process that is complex and expensive to automate. In addition, the cost of production to mount these lamp beads is also high. The installation of lamp beads typically involves expensive solder pastes used by surface mount technique (SMT), and remelting technique for surface mounted components, are more expensive to implement and automate than traditional welding.
[0006] Troisièmement, le faisceau lumineux de la lumière générée a tendance à être relativement petit, particulièrement lorsque comparé aux tubes à éclairage fluorescent. Typiquement, l’intensité de la lumière produite est à son maximum au centre du rayon, et se réduit plus lorsque l’angle du faisceaux lumineux grandit. L’angle de rayonnement est défini pour être l’angle sur lequel la lumière émise est au moins 50% équivalente au maximum de l’intensité émise. A titre d’exemple, une lumière LED antérieure peut avoir un angle lumineux maximum d’à peu près 130°. [0006] Third, the light beam of the generated light tends to be relatively small, particularly when compared to fluorescent tubes. Typically, the intensity of the light produced is at its maximum in the center of the ray, and is reduced more when the angle of the light beam grows. The radiation angle is defined as the angle at which the light emitted is at least 50% equivalent to the maximum of the intensity emitted. For example, an earlier LED light may have a maximum light angle of about 130 °.
Résumé de la divulgationSummary of Disclosure
[0007] La présente invention est définie dans les revendications. The present invention is defined in the claims.
[0008] On trouvera ci-après un résumé de divulgation afin de fournir une compréhension basique et non-limitante de quelques interprétations de cette divulgation. [0008] Below is a disclosure summary to provide a basic and non-limiting understanding of some interpretations of this disclosure.
[0009] Certains aspects de la divulgation présentés ont été conçus en gardant les susdits à l’esprit, y compris l’appréciation des inventeurs des susdits problèmes techniques contribuant à l’invention. [0009] Certain aspects of the disclosed disclosure have been designed with the above in mind, including the judgment of the inventors of the above technical problems contributing to the invention.
[0010] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage est capable de produire au moins 500 lumens de lumière, facultativement au moins 1000 lumens, facultativement au moins 1500 lumens, facultativement au moins 2000 lumens, facultativement au moins 2500 lumens. In some embodiments, a lighting unit is capable of producing at least 500 lumens of light, optionally at least 1000 lumens, optionally at least 1500 lumens, optionally at least 2000 lumens, optionally at least 2500 lumens.
[0011] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage contient au moins 25 diodes électroluminescentes (LEDs) en tant que sources de lumière. Par exemple, le nombre de LEDs et/ou puces peuvent facultativement être à au moins 30, facultativement être à au moins environ 40, facultativement à 50, facultativement à au moins 60, facultativement à au moins 70, facultativement à au moins 80, facultativement à au moins 90, facultativement à au moins 100, facultativement à au moins 110, facultativement à au moins 120, ou plus. In some embodiments, a lighting unit contains at least 25 light-emitting diodes (LEDs) as light sources. For example, the number of LEDs and / or chips may optionally be at least 30, optionally at least about 40, optionally at 50, optionally at least 60, optionally at least 70, optionally at least 80, optionally at least 90, optionally at least 100, optionally at least 110, optionally at least 120, or more.
[0012] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage est généralement allongée (par exemple pour remplacer un tube lumineux fluorescent), mais les principes de la divulgation peuvent être utilisés pour d’autres formes ou configurations d’unité d’éclairage. In some embodiments, a lighting unit is generally elongated (e.g. to replace a fluorescent light tube), but the principles of the disclosure may be used for other forms or configurations of lighting unit .
[0013] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage a une taille et un connecteur électrique approprié pour remplacer un tube de lumière fluorescent standard. In some embodiments, a lighting unit has a size and a suitable electrical connector to replace a standard fluorescent light tube.
[0014] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage est divulguée ici comprenant un élément de support métallique, une pluralité de puces semi-conductrices comprenant des diodes électroluminescentes, les puces étant fixées à l’élément de support métallique par fixage de puce (anglais: «die bonding»), le fixage de puce fournissant une voie de transfert de chaleur à partir des puces des diodes électroluminescentes jusqu’à l’élément de support métallique. In some embodiments, a lighting unit is disclosed herein comprising a metal support member, a plurality of semiconductor chips including light emitting diodes, the chips being attached to the metal support member by fixing chip ("die bonding"), the chip fixture providing a heat transfer path from the chips of the light emitting diodes to the metal support member.
[0015] Ainsi la divulgation prend une direction différente de l’approche ci-dessus quand il s’agit du montage de l’emballage des perles de lampe. Au lieu de cela, les puces des semi-conducteurs peuvent être montées directement. En fixant par fixage de puce les puces de diode électroluminescente à l’élément de support métallique, un transfert de chaleur efficace des puces de diode électroluminescente à l’élément de support métallique peut être significativement amélioré comparé à un transfert de chaleur via des pins soudés. Cela peut éviter un excès de température de la LED, en améliorant aussi l’efficacité de la lumière, et en réduisant aussi les dégradations thermales et le taux d’échec des LEDs. Par conséquent, la performance de la lumière peut être améliorée, et la durée de vie de l’unité d’éclairage peut être étendue. De plus, la plupart des prix de production et de complexité associée à l’empaquetage des perles de lampes en tant que composants, et la soudure spéciale des perles de lampe peuvent être évitées, amenant à faire des économies importantes. Thus the disclosure takes a different direction from the above approach when it comes to mounting the packaging of the lamp beads. Instead, semiconductor chips can be mounted directly. By chip fixing the light emitting diode chips to the metal support member, efficient heat transfer of the light emitting diode chips to the metal support member can be significantly improved compared to heat transfer via welded pins . This can avoid an excess of LED temperature, also improving the efficiency of the light, and also reducing the thermal damage and the failure rate of the LEDs. Therefore, the performance of the light can be improved, and the life of the lighting unit can be extended. In addition, most of the production and complexity costs associated with packaging lamp beads as components, and special welding of lamp beads can be avoided, leading to significant savings.
[0016] Dans ce contexte-ci, le terme «fixage de puce» (anglais: «die bonding») est utilisé pour faire référence à un attachement existant ou formé entre une puce semi-conductrice et un élément de support, indépendamment de toute sorte d’encapsulation autour de la puce semi-conductrice. In this context, the term "die bonding" is used to refer to an existing or formed bond between a semiconductor chip and a support member, independently of any kind of encapsulation around the semiconductor chip.
[0017] Dans quelques modes de réalisation, les puces semi-conductrices sont attachées à des éléments de support métalliques substantiellement sans aucune encapsulation intermédiaire de la perle de lumière entre la puce et la portion adjacente de l’élément de support métallique. In some embodiments, the semiconductor chips are attached to metal support members substantially without any intermediate encapsulation of the light bead between the chip and the adjacent portion of the metal support member.
[0018] Dans quelques modes de réalisation, les puces semi-conductrices sont liées directement à l’élément de support métallique sans barrière thermale intermédiaire. In some embodiments, the semiconductor chips are directly bonded to the metal support member without intermediate thermal barrier.
[0019] Dans quelques modes de réalisation, les puces semi-conductrices sont liées à l’élément de support métallique en utilisant un ou plusieurs des descriptions suivantes: attachement eutectique (anglais: «eutectic bonding»), attachement de verre (anglais: «glass bonding»), attachement verre-métal (anglais: «glass-metal bonding») (par exemple: attachement verre argent (anglais: «glass-silver bonding»)), adhésif conducteur de chaleur. Telles techniques d’attachement devraient fournir une bonne conduction thermale de la puce à l’élément de support métallique. In some embodiments, the semiconductor chips are bonded to the metal support member using one or more of the following descriptions: eutectic attachment (English: "eutectic bonding"), glass attachment (English: " glass bonding "), glass-metal bonding (for example: glass-silver bonding), conductive adhesive. Such attachment techniques should provide good thermal conduction of the chip to the metal support member.
[0020] L’élément de support métallique peut être un ou plusieurs: dissipateur de chaleur principal d’une unité d’éclairage; un châssis de l’unité d’éclairage; un élément qui s’étend substantiellement de la longueur entière de l’unité d’éclairage; un élément tubulaire ou canal, une extrusion tubulaire. Dans le cas où les éléments métalliques sont le dissipateur de chaleur principal, telles que les puces semi-conductrices sont fixées au dissipateur de chaleur même, de telle manière que la voie thermale pour la chaleur dissipée peut être court. The metal support member may be one or more: main heat sink of a lighting unit; a chassis of the lighting unit; an element that extends substantially the entire length of the lighting unit; a tubular element or channel, a tubular extrusion. In the case where the metal elements are the main heat sink, such as the semiconductor chips are attached to the same heat sink, so that the thermal path for the dissipated heat can be short.
[0021] Dans quelques modes de réalisation, au moins quelques puces de la pluralité de puces sont directement interconnectées électriquement par pontage. Utilisé en tant que tel, un «pontage» (anglais: «bond wire») est un conducteur électrique qui est lié au deux fins d’une plaquette à conductivité respective ou terminal, par exemple, d’une puce. Lié (par exemple: lié par fil) est différent de soudé ou de soudage par refusions. Les types de lien peuvent inclure, mais ne sont pas limités à, un ou plus de: liaison de balle (anglais: «ball bond»), liaison de coin (anglais: «wedge bond»), liaison conforme (anglais: «stitch bond»), lien cristal (anglais: «crystal bond»). Tels types sont reconnus dans l’industrie de l’empaquetage de semi-conducteur mais n’ont pas été utilisés jusqu’à présent pour créer des interconnexions entre les LEDs dans une unité d’éclairage, et particulièrement pas avec un dissipateur de chaleur intégral auquel les puces sont fixées. Des techniques pour former de tels liens peuvent inclure un, ou une combinaison de deux ou plus, de: énergie thermale, énergie ultrasonique, pression. Des techniques comprenant les deux chaleurs et énergie ultrasoniques peuvent être référées comme thermosoniques. In some embodiments, at least some chips of the plurality of chips are directly electrically interconnected by bridging. As such, a "bond wire" is an electrical conductor that is bonded to the two ends of a respective or terminal conductivity wafer, for example, a chip. Linked (for example: wire bonded) is different from welded or rejected welding. Link types may include, but are not limited to, one or more of: ball bond, wedge bond, stitch bond "), crystal link (English:" crystal bond "). Such types are recognized in the semiconductor packaging industry but have not been used so far to create interconnections between LEDs in a lighting unit, and particularly not with a full heat sink which chips are fixed. Techniques for forming such links may include one, or a combination of two or more, of: thermal energy, ultrasonic energy, pressure. Techniques including both ultrasonic heat and energy can be referred to as thermosonics.
[0022] Les pontages peuvent, par exemple, être d’un alliage d’au moins un de ces matériaux: or, cuivre, aluminium. The bridging may, for example, be an alloy of at least one of these materials: gold, copper, aluminum.
[0023] En utilisant des pontages (anglais: «bond wires»), des connexions entre les puces peuvent être faites efficacement sans requérir à des soudages supplémentaires ou processus de refusion pour les composants. Ainsi le procédé de manufacture peut être très efficace. By using bridges (English: "bond wires"), connections between the chips can be made efficiently without requiring additional soldering or remelting process for the components. Thus the manufacturing process can be very efficient.
[0024] Dans une interconnexion directe par pontage entre deux puces, les deux fins du fil de liaison peuvent être attachées aux plaquettes sans joint ou connexions soudées intermédiaires. In a direct interconnection by bridging between two chips, the two ends of the connecting wire can be attached to the wafers without joint or intermediate welded connections.
[0025] Dans quelques modes de réalisation, les pontages effectuent une connexion en série entre (par exemple: au moins un groupe de) puces semi-conductrices, c’est-à-dire entre les puces semi-conductrices adjacentes. In some embodiments, the bridges perform a series connection between (for example: at least one group of) semiconductor chips, that is to say between the adjacent semiconductor chips.
[0026] Dans quelques modes de réalisation, les pontages ont une longueur d’au moins 1 cm, facultativement d’au moins 1.1 cm, facultativement d’au moins 1.2 cm, facultativement d’au moins 1.3 cm, facultativement d’au moins 1.4 cm, facultativement d’au moins 1.5 cm, facultativement d’au moins 1.6 cm, facultativement d’au moins 1.7 cm, facultativement d’au moins 1.8 cm, facultativement d’au moins 1.9 cm, facultativement d’au moins 2.0 cm, facultativement d’au moins 2.1 cm, facultativement d’au moins 2.2 cm, facultativement d’au moins 2.3 cm, facultativement d’au moins 24 cm, facultativement d’au moins 2.5 cm. In some embodiments, the bridges have a length of at least 1 cm, optionally at least 1.1 cm, optionally at least 1.2 cm, optionally at least 1.3 cm, optionally at least 1.4 cm, optionally at least 1.5 cm, optionally at least 1.6 cm, optionally at least 1.7 cm, optionally at least 1.8 cm, optionally at least 1.9 cm, optionally at least 2.0 cm optionally at least 2.1 cm, optionally at least 2.2 cm, optionally at least 2.3 cm, optionally at least 24 cm, optionally at least 2.5 cm.
[0027] Peu importe la longueur des liens câblés sont utilisés, dans quelques modes de réalisation, une fixation respective ou un guide respectif peut être fourni pour au moins un des pontages intermédiaires de ses extrémités. La fixation ou guide peut être fourni, par exemple, pour au moins un des pontages directement ou être une des régions de liaison ou d’encapsulation apportée directement ou indirectement par l’élément de support métallique. Fournir une telle fixation ou guide peut stabiliser le lien qui va entre les puces, et/ou réduisent le risque de dommage accidentel au lien de connexion relativement fragile à chaque fin, et/ou réduit l’influence des effets externes, tels que chocs ou mouvement rapide, ou l’intégrité du pontage. Regardless of the length of the wired links are used, in some embodiments, a respective attachment or a respective guide may be provided for at least one of the intermediate by-passes of its ends. The attachment or guide may be provided, for example, for at least one of the bypasses directly or be one of the bonding or encapsulating regions provided directly or indirectly by the metal support member. Providing such a fixation or guide can stabilize the link that goes between the chips, and / or reduce the risk of accidental damage to the relatively fragile connection link for each purpose, and / or reduce the influence of external effects, such as shocks or fast movement, or bridging integrity.
[0028] Par exemple, dans quelques modes de réalisation, une fixation respective ou guide peut être fournie en interspaçant chaque paire de puce consécutive. For example, in some embodiments, a respective attachment or guide may be provided by intersecting each successive pair of chips.
[0029] Dans quelques modes de réalisation, l’élément de support métallique porte ou comprend une couche d’isolation électrique (par exemple: film) sur au moins une surface. La couche d’isolation peut être enlevée ou omise dans une zone ou des zones auxquels les plaquettes de lumière émettrice sont liées à l’élément de support métallique. Avec de telle caractéristique, l’isolation électrique n’entrave pas le transfert thermique de la plaquette de la diode électroluminescente à l’élément de support métallique, et l’efficacité du transfert thermique peut être encore améliorée. In some embodiments, the metal support member carries or comprises an electrical insulation layer (for example: film) on at least one surface. The insulation layer may be removed or omitted in an area or areas to which the emitting light pads are bonded to the metal support member. With such characteristic, the electrical isolation does not interfere with the thermal transfer of the wafer from the light-emitting diode to the metal support member, and the efficiency of the heat transfer can be further improved.
[0030] Si les pontages sont utilisés pour interconnecter les puces directement, l’isolation peut en quelques parties fournir au moins une région intermédiaire de puces adjacentes, de telle manière à éviter un court circuit entre un pontage et un élément de support métallique. If the bridging is used to interconnect the chips directly, the insulation may in some parts provide at least one intermediate region of adjacent chips, so as to avoid a short circuit between a bridging and a metal support member.
[0031] Dans quelques modes de réalisation, l’élément de support métallique (ou facultativement par exemple la combinaison de l’élément de support métallique et couche d’isolation si utilisé) est formé avec au moins un canal ou recoin dans lequel au moins le semi-conducteur de la puce comprenant une diode électroluminescente est positionnée. Dans quelques modes de réalisation, les puces semi-conductrices peuvent être positionnées un par recoin/canal. Dans quelques autres parties, une pluralité de puces peuvent être positionnées dans le même canal/recoin. In some embodiments, the metal support element (or optionally for example the combination of the metal support element and the insulation layer if used) is formed with at least one channel or nook in which at least the semiconductor of the chip comprising a light emitting diode is positioned. In some embodiments, the semiconductor chips may be positioned one per slot / channel. In some other parts, a plurality of chips may be positioned in the same channel / nook.
[0032] Dans quelques modes de réalisation, une seule récession/canal peut être fourni. Par exemple, un canal simple peut facultativement étendre la longueur substantiellement entière de l’élément de support métallique. Alternativement, plus d’un recoin/canal peut être fourni. Par exemple, plusieurs recoins peuvent être fournis sous la forme de tasses de pressées ou puits dans le métal de surface et/ou de couche d’isolation (si utilisé). Par exemple, la pluralité de recoins peuvent dans quelques modes de réalisation s’étendre à travers la couche d’isolation à l’élément de support métallique, et partiellement dans I’élément de support métallique. In some embodiments, only one recession / channel may be provided. For example, a single channel may optionally extend the substantially entire length of the metal support member. Alternatively, more than one nook / channel can be provided. For example, several recesses may be provided in the form of press cups or wells in the surface metal and / or insulation layer (if used). For example, the plurality of nooks may in some embodiments extend through the insulation layer to the metal support member, and partially into the metal support member.
[0033] Dans quelques modes de réalisation, une combinaison d’un canal et plusieurs recoins peuvent être utilisés. Par exemple, l’élément de support métallique peut inclure une canal. Plusieurs recoins (par exemple: tasses depréssées ou puits) peuvent de plus être fourni à l’élément de support métallique et/ou une couche d’isolation sur l’élément de support métallique. In some embodiments, a combination of a channel and several recesses may be used. For example, the metal support member may include a channel. Several nooks (eg, depressions cups or wells) may further be provided to the metal support member and / or an insulation layer on the metal support member.
[0034] Positionnant une puce dans un recoin ou un canal peut: <tb>(i)<SEP>faciliter le procédé du fixage de puce pour attacher les puces semi-conductrices et/ou <tb>(ii)<SEP>augmenter l’aire de surface effective du lien de l’interface entre le lien et l’élément de support métallique pour améliorer l’efficacité de la chaleur thermique. Par exemple, l’aire du côté mural fourni une aire interfaciale en plus de la base du recoin ou canal, et/ou <tb>(iii)<SEP>faciliter une création des zones susmentionnées dans lesquelles un film d’isolation électrique est enlevé, comme mentionné au-dessus, et/ou <tb>(iv)<SEP>fournir une surface de réflecteur d’optique intégral pour améliorer l’émission optique ou diffusion de la lumière générée.Positioning a chip in a nook or a channel can: <tb> (i) <SEP> facilitate the process of chip fixing for attaching semiconductor chips and / or <tb> (ii) <SEP> increase the effective surface area of the interface link between the link and the metal support member to improve the efficiency of the thermal heat. For example, the wall-side area provides an interfacial area in addition to the nook or channel base, and / or <tb> (iii) <SEP> facilitate creation of the aforementioned areas in which an electrical insulation film is removed, as mentioned above, and / or <tb> (iv) <SEP> provide an integral optical reflector surface to enhance optical emission or scattering of generated light.
[0035] Le recoin ou le canal peut être généralement en forme de U en traversée latérale, mais d’autres formes de recoin ou canal peuvent être utilisés, par exemple en forme de U avec un côté avec des portions inclinés (par exemple: des portions de côté divergente ou convergente) ou généralement un recoin ou canal de section en forme de V. The recess or the channel may be generally U-shaped lateral crossing, but other forms of nook or channel may be used, for example U-shaped with a side with inclined portions (for example: divergent or convergent side portions) or generally a V-shaped recess or channel section.
[0036] Dans quelques modes de réalisation, l’unité d’éclairage comprend de plus une encapsulation (par exemple: transmettant la lumière) couvrant les puces semi-conductrices de diode électroluminescente. L’encapsulation peut être fournie localement sur les plaquettes, par exemple, comme place ou comme un dôme perle. Alternativement, l’encapsulation peut être fournie sur d’autres régions, comprenant des espaces entre les plaquettes adjacentes, et facultativement sur au moins la portion d’une interconnexion liée. In some embodiments, the illumination unit further comprises encapsulation (e.g., light transmitting) covering the semiconductor chips of the light emitting diode. Encapsulation may be provided locally on the wafers, for example, as a square or as a pearl dome. Alternatively, the encapsulation may be provided on other regions, including gaps between adjacent pads, and optionally on at least the portion of a bonded interconnection.
[0037] Dans quelques modes de réalisation, l’encapsulation (par exemple: transmettant la lumière) est phosphorescente et/ou fluorescente. De plus ou alternativement, l’encapsulation de la lumière fournit une couleur ou effet modification de couleur à la lumière. In some embodiments, the encapsulation (for example: transmitting light) is phosphorescent and / or fluorescent. In addition or alternatively, the encapsulation of light provides a color or effect of color change to light.
[0038] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage est décrite ici comprenant un dissipateur de chaleur auquel sont fixées, par fixation de puce (anglais: «die bonding»), plusieurs puces semi-conductrices de diode électroluminescente. In some embodiments, a lighting unit is described herein comprising a heat sink which are fixed, by die bonding, several semiconductor chips of light emitting diode.
[0039] Dans quelques modes de réalisation, une unité d’éclairage est décrite ici comprenant une pluralité de puces semi-conductrices portée sur un support métallique, au moins quelques puces de semi-conductrices étant directement interconnectées par pontage (anglais: «bond wires»). In some embodiments, a lighting unit is described herein comprising a plurality of semiconductor chips carried on a metal support, at least some semi-conductor chips being directly interconnected by bridging (English: "bond wires ").
[0040] Comme expliqué au-dessus, en utilisant un pontage, des connexions entre les puces peuvent être faites efficacement sans avoir à requérir à un soudage supplémentaire ou à un soudage de refusions. D’où le procédé de manufacture peut être efficace. As explained above, by using bridging, connections between the chips can be made efficiently without requiring additional welding or refusal welding. Hence the manufacturing process can be effective.
[0041] Comme expliqué en dessous, dans quelques modes de réalisation, la structure incluant dissipateur de chaleur intégral auquel les puces et/ou les pontages sont fixés pour interconnecter les puces, pour combiner une manœuvre menant à des prix rentables, et de bonnes caractéristiques de dissipation thermale menant à améliorer la rentabilité d’une sortie de lumière caractéristiques menant à améliorer l’efficacité de la lumière sortante et étend le fonctionnement de la lumière. Le nombre de différentes parties utilisées dans l’assemblée peuvent être gardées petites, menant à une assemblée plus compacte et légère qui est facile à manufacturer, et qui a un bon rendement de fabrication. De plus, ou alternativement, l’assemblée peut être faite pour avoir un profil très bas, et un large faisceau de lumière sans être entravé par les limitations de perles de lumière conventionelles. Par exemple, l’assemblée du dissipateur de chaleur et LED peut être fabriquée afin d’occuper moins d’à peu près 50% de l’espace interne de l’unité d’éclairage, facultativement moins d’à peu près 40%, facultativement moins d’à peu près 30%, facultativement moins d’à peu près 20%. Un angle de faisceau de lumière d’au moins de 140° peut être achevé avec respect à un axe longitudinal de l’unité d’éclairage (par exemple: avec respect à un axe longitudinale d’un tube d’unité d’éclairage), facultativement d’au moins 145°, facultativement d’au moins 155°. A titre d’exemple, une unité d’éclairage LED antérieure peut avoir un angle de faisceau d’à peu près 130°. Permettant l’angle du faisceau d’augmenter au-dessus de 130°, en simplifiant le design d’une unité d’éclairage est un achèvement significatif. As explained below, in some embodiments, the structure including integral heat sink which the chips and / or the bridges are fixed to interconnect the chips, to combine a maneuver leading to profitable prices, and good characteristics. heat dissipation leading to improve the profitability of a light output characteristics leading to improve the efficiency of the outgoing light and extends the operation of light. The number of different parts used in the assembly can be kept small, leading to a more compact and lightweight assembly that is easy to manufacture, and that has a good manufacturing yield. In addition, or alternatively, the assembly can be made to have a very low profile, and a wide beam of light without being hindered by conventional light bead limitations. For example, the heat sink and LED assembly can be manufactured to occupy less than about 50% of the internal space of the lighting unit, optionally less than about 40%, optionally less than about 30%, optionally less than about 20%. A light beam angle of at least 140 ° may be achieved with respect to a longitudinal axis of the lighting unit (eg with respect to a longitudinal axis of a lighting unit tube) optionally at least 145 °, optionally at least 155 °. For example, an earlier LED lighting unit may have a beam angle of about 130 °. Allowing the beam angle to increase above 130 °, simplifying the design of a lighting unit is a significant achievement.
Description brève des dessinsBrief description of the drawings
[0042] Quelques modes de réalisation de l’invention, non-limitantes, sont maintenant décrites à titre d’exemple seulement, avec référence aux dessins accompagnants, dans lequel: <tb>fig. 1<SEP>est une vue schématique en perspective d’une construction d’unité d’éclairage antérieure représentant les connaissances internes des inventeurs; <tb>fig. 2<SEP>est une perspective schématique, partiellement arrachée, vue d’une première partie d’un tube lumineux incorporant l’invention; <tb>fig. 3<SEP>est une coupe transversale schématique montrant une configuration modifiée dans une seconde partie similaire à la première partie; <tb>fig. 4<SEP>est une coupe transversale schématique aux lignes IV–IV de la fig. 3 (correspond aussi à une section équivalente à travers la fig. 2 ); <tb>fig. 5<SEP>est une coupe transversale similaire à la fig. 4 , mais montrant une partie modifiée montrant deux alternatives à gauche et à droite d’une ligne cassée (soit alternative ou indépendamment de l’autre); <tb>fig. 6<SEP>est un organigramme illustrant un processus de fabrication pour une unité d’éclairage; <tb>fig. 7<SEP>est une vue schématique en perspective d’un élément de support métallique prêt à être traité; <tb>fig. 8<SEP>est une vue schématique en perspective d’une station pour utiliser dans le processus de la fig. 6 ; <tb>fig. 9<SEP>est une vue en perspective d’un placement de puce d’un poste de travail de fixage de puce pour utiliser dans le processus de la fig. 6 ; <tb>fig. 10<SEP>est une vue schématique en perspective d’un pontage pour utiliser dans le processus de la fig. 6 ; <tb>fig. 11<SEP>est une vue schématique d’une station de travail d’encapsulation pour utiliser dans le processus de la fig. 6 .Some embodiments of the invention, non-limiting, are now described by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which: <Tb> Fig. 1 <SEP> is a schematic perspective view of an earlier lighting unit construction representing the inventors' internal knowledge; <Tb> Fig. 2 <SEP> is a schematic perspective, partially broken away, seen from a first portion of a light tube incorporating the invention; <Tb> Fig. 3 <SEP> is a schematic cross-section showing a modified configuration in a second portion similar to the first portion; <Tb> Fig. 4 <SEP> is a schematic cross-section at lines IV-IV of FIG. 3 (also corresponds to an equivalent section through Fig. 2); <Tb> Fig. <SEP> is a cross-section similar to FIG. 4, but showing a modified part showing two alternatives to the left and right of a broken line (either alternative or independently of the other); <Tb> Fig. 6 <SEP> is a flowchart illustrating a manufacturing process for a lighting unit; <Tb> Fig. 7 <SEP> is a schematic perspective view of a metal support member ready for processing; <Tb> Fig. 8 <SEP> is a schematic perspective view of a station for use in the process of FIG. 6; <Tb> Fig. <SEP> is a perspective view of a chip placement of a chip fix workstation for use in the process of FIG. 6; <Tb> Fig. <SEP> is a schematic perspective view of a bridge for use in the process of FIG. 6; <Tb> Fig. 11 <SEP> is a schematic view of an encapsulation workstation for use in the process of FIG. 6.
Description détaillée d’un mode de réalisation préféréDetailed description of a preferred embodiment
[0043] Se référant aux fig. 2 – 5 , un exemple, unité d’éclairage de diode électroluminescente 20 est illustrée dans la forme d’un tube allongé. Le tube peut être d’une taille et configuration pour rentrer physiquement dans un montage d’ampoule standard pour un tube fluorescent, ainsi remplaçant le tube fluorescent. Cependant, les principes de la divulgation ne sont pas limités à cette forme d’unité d’éclairage, et plusieurs autres formes et configurations d’unité d’éclairage peuvent être utilisées comme voulus. Referring to FIGS. 2 - 5, an example, light emitting diode lighting unit 20 is illustrated in the form of an elongate tube. The tube may be of a size and configuration to physically fit into a standard bulb fixture for a fluorescent tube, thus replacing the fluorescent tube. However, the principles of disclosure are not limited to this form of lighting unit, and several other forms and configurations of lighting unit may be used as intended.
[0044] Dans quelques modes de réalisation, l’unité d’éclairage 20 peut être capable de générer une lumière sortante, d’au moins 500 lumens, facultativement d’au moins 1000 lumens, facultativement d’au moins 1500 lumens, facultativement d’au moins 2000 lumens, facultativement d’au moins 2500 lumens. L’unité d’éclairage 20 peut être appropriée pour remplacer une lumière à incandescence ou fluorescente comme source de lumière pour illuminination domestique, industrielle, commerciale, véhicule ou publique. In some embodiments, the lighting unit 20 may be capable of generating an outgoing light of at least 500 lumens, optionally at least 1000 lumens, optionally at least 1500 lumens, optionally at least 2000 lumens, optionally at least 2500 lumens. The lighting unit 20 may be suitable for replacing an incandescent or fluorescent light as a light source for domestic, industrial, commercial, vehicle or public illumination.
[0045] De plus ou alternativement, dans quelques modes de réalisation, l’unité d’éclairage 20 peut comprendre au moins 25 lumières LED émettrices et/ou de puces contenant des LEDs. Le nombre de lumières LED émettrices et/ou de puces peuvent facultativement d’être d’au moins à peu près 30, facultativement d’au moins à peu près 40, facultativement d’au moins à peu près 50, facultativement d’au moins d’à peu près 60, facultativement d’au moins d’à peu près 70, facultativement d’au moins d’à peu près 80, facultativement d’au moins d’à peu près 90, facultativement d’au moins à peu près 100, facultativement d’au moins d’à peu près 110, facultativement d’au moins d’à peu près 120 ou plus. Dans un mode de réalisation spécifique, le nombre de LED émettrice et/ou de puces peuvent être entre 70 et 80 inclus. In addition or alternatively, in some embodiments, the lighting unit 20 may comprise at least 25 emitting LED lights and / or chips containing LEDs. The number of emitting LED lights and / or chips may optionally be at least about 30, optionally at least about 40, optionally at least about 50, optionally at least about 60, optionally at least about 70, optionally at least about 80, optionally at least about 90, optionally at least about near 100, optionally at least about 110, optionally at least about 120 or more. In a specific embodiment, the number of emitting LEDs and / or chips can be between 70 and 80 inclusive.
[0046] Dans quelques modes de réalisation, l’unité d’éclairage 20 généralement comprend un émetteur de lumière/assemblée dissipatrice de chaleur 22, et facultativement une couverture entourant et/ou couvrant au moins une partie de l’assemblée 22. La couverture extérieure peut être, dans quelques modes de réalisations, complètement encerclée l’assemblée 22 (par exemple autour de 360°), mais dans la forme illustrée, la couverture extérieure 24 peut aussi couvrir un plus petit segment angulaire (par exemple: entre à peu près 180° et à peu près 360°, comme par exemple à peu près 270° ou à peu près 180°) autour d’une surface émettrice de lumière 22a de l’assemblée 22. Quelques modes de réalisations peuvent facultativement être combinés au deux une couverture extérieure encerclante, et une seconde couverture (par exemple à l’intérieur de la couverture extérieure) s’étendant au-dessus un segment angulaire plus petit autour de la surface émettrice de lumière 22a de l’assemblée 22. Les deux couvertures peuvent facultativement avoir des propriétés optiques différentes. In some embodiments, the lighting unit 20 generally includes a heat dissipating light / assembly transmitter 22, and optionally a cover surrounding and / or covering at least a portion of the assembly 22. The cover In some embodiments, the outer cover may be completely encircled with the assembly 22 (for example around 360 °), but in the illustrated form, the outer cover 24 may also cover a smaller angular segment (for example: between near 180 ° and about 360 °, such as about 270 ° or about 180 °) around a light emitting surface 22a of the assembly 22. Some embodiments may optionally be combined with the two an encircling outer cover, and a second cover (e.g., inside the outer cover) extending above a smaller angular segment around the surface 22. The two covers may optionally have different optical properties.
[0047] L’assemblée 22 peut facultativement inclure une ou plusieurs fentes 25 pour l’accouplement avec un ou plus de profils complémentaires de la (ou au moins une) couverture 24, pour faciliter l’attachement de la couverture 24 à l’assemblée 22. Par exemple, la couverture 24 peut avoir généralement une forme de C en section transversale, avec des bords 27 tournés et/ou des perles enlargies pour engager les fentes 24 pour fixer la couverture 24 à l’assemblée 22. The assembly 22 may optionally include one or more slots 25 for coupling with one or more complementary profiles of the (or at least one) cover 24, to facilitate the attachment of the cover 24 to the assembly 22. For example, the cover 24 may be generally C-shaped in cross-section, with turned edges 27 and / or beads enlarged to engage the slots 24 to secure the cover 24 to the assembly 22.
[0048] L’unité d’éclairage 10 peut aussi comprendre un connecteur 26 pour une connexion électrique amovible au raccord de la lumière d’accueil. Dans la forme illustrée, le connecteur 26 est dans la forme d’un embout à la forme tubulaire, pour correspondre à un tube fluorescent standard, mais d’autres formes de connecteur 26 peuvent être utilisées comme désiré. Des circuits de commande électrique optionnels (pas montrés) peuvent aussi être fournis. Le circuit de commande électrique peut, par exemple, être logé dans un embout, ou monté sur un circuit (pas montré) qui est reçu avec l’intérieur creux de l’assemblée 22. The lighting unit 10 may also include a connector 26 for a removable electrical connection to the fitting of the receiving light. In the illustrated form, connector 26 is in the form of a tubular shaped tip, to correspond to a standard fluorescent tube, but other connector shapes 26 may be used as desired. Optional electrical control circuits (not shown) may also be provided. The electrical control circuit may, for example, be housed in a tip, or mounted on a circuit (not shown) which is received with the hollow interior of the assembly 22.
[0049] Dans quelques modes de réalisation, l’assemblée 22 généralement comprend un élément de support métallique 28, et une pluralité de puces semi-conductrices 30 montée sur l’élément de support métallique 28. L’élément de support métallique 28 peut être, par exemple, d’aluminium, qui est léger et simple à extruder avec une forme de section transversale désirée. La puce semi-conductrice comprend des diodes émettrices de lumière. Chaque puce 30 peut comprendre une seule LED, ou une ou plus (ou toutes) les puces 30 peuvent comprendre de multiples LEDs intégrés ensemble sur la même puce. Dans quelques modes de réalisation, chaque puce 30 a une largeur de moins d’à peu près 1 mm. In some embodiments, the assembly 22 generally includes a metal support member 28, and a plurality of semiconductor chips 30 mounted on the metal support member 28. The metal support member 28 may be for example, aluminum, which is lightweight and simple to extrude with a desired cross-sectional shape. The semiconductor chip comprises light-emitting diodes. Each chip 30 may comprise a single LED, or one or more (or all) chips 30 may comprise multiple LEDs integrated together on the same chip. In some embodiments, each chip 30 has a width of less than about 1 mm.
[0050] Dans quelques modes de réalisation, les puces 30 sont fixées à l’élément de support métallique 28 par fixage de puce, ainsi fournissant un chemin de transfert de chaleur efficace à partir des puces 30 à l’élément 28. En particulier, le fixage de puce peut fournir une voie de transfert de chaleur plus efficace qu’une connexion de composants de perles d’ampoules décrits avec la référence à la fig. 1 . In some embodiments, the chips 30 are attached to the metal support member 28 by chip fixing, thus providing an efficient heat transfer path from the chips 30 to the element 28. In particular, chip fixing may provide a more efficient heat transfer path than a connection of bulb bead components described with reference to FIG. 1.
[0051] Le fixage de puce utilisé pour monter les puces 30 peuvent être d’un ou plus: de lien eutectique, lien de verre, lien verre-métal (par exemple: lien verre-argent); adhésive conducteur de chaleur. Telle technique fournit une combinaison d’attachement ferme, et une bonne conduction thermale. The chip fixing used to mount the chips 30 may be one or more: eutectic bond, glass bond, glass-metal bond (for example: glass-silver bond); adhesive heat conductor. Such technique provides a combination of firm attachment, and good thermal conduction.
[0052] L’élément de support métallique 28 peut être configuré en tant qu’un ou plus qu’un principal dissipateur thermique d’une unité d’éclairage, un châssis d’unité d’éclairage, un élément qui étend substantiellement la longueur entière de l’unité d’éclairage, un élément ou canal; une extrusion tubulaire. Facultativement, au moins une portion de l’élément de support métallique 28 peut être anodisé et/ou avoir au moins ondulé, cannelé, rainures pour une région de surface à ailette pour améliorer la dissipation de la chaleur qui entourant l’air. Dans la partie illustrée, l’élément de support métallique 28 est le principal dissipateur de chaleur. La fixation de puce des puces semi-conductrices 30 au dissipateur de chaleur lui-même achève un chemin thermal désirablement court et direct au dissipateur thermique. La chaleur générée par les puces 30 est conduite directement au dissipateur de chaleur. The metal support member 28 may be configured as one or more than a main heat sink of a lighting unit, a lighting unit frame, an element that substantially extends the length entire lighting unit, an element or channel; tubular extrusion. Optionally, at least a portion of the metal support member 28 may be anodized and / or at least corrugated, grooved, grooved for a finned surface region to improve the dissipation of heat that surrounds the air. In the illustrated portion, the metal support member 28 is the main heat sink. The chip attachment of the semiconductor chips 30 to the heat sink itself completes a desirably short and direct thermal path to the heat sink. The heat generated by the chips 30 is conducted directly to the heat sink.
[0053] Dans la forme illustrée des deux fig. 2 et 3 , l’élément de support métallique 28 peut être tubulaire, et généralement la forme D en section transversale, y compris une surface dissipation de chaleur courbée formant une surface arrière 22b de l’assemblée 22, et une surface émettrice de lumière 22a généralement plane (bien que pas nécessairement strictement plane). La partie de la fig. 3 peut avoir un profil métallique plus bas que celui de la fig. 2 , si cela devrait être un design de préférence. In the illustrated form of both Figs. 2 and 3, the metal support member 28 may be tubular, and generally the cross-sectional shape D, including a curved heat-dissipating surface forming a rear surface 22b of the assembly 22, and a light emitting surface 22a generally flat (although not necessarily strictly flat). The part of fig. 3 may have a metal profile lower than that of FIG. 2, if this should be a design of preference.
[0054] Facultativement, si les puces 30 ont une majeure surface de lumière émettrice, la surface émettrice peut être orientée afin de se mettre à l’écart de l’élément de support métallique 28 (ou une surface sans terminaux de contact électrique qui peuvent être orientés en allant à l’élément de support métallique 28). Cependant, dans quelques modes de réalisation, une surface de la puce avec un contact de terminaux électriques peut être orientée vers le bas du élément de support métallique 28. [0054] Optionally, if the chips 30 have a major emitting light surface, the emitting surface may be oriented to move away from the metal support member 28 (or a surface without electrical contact terminals which may be oriented by going to the metal support member 28). However, in some embodiments, a chip surface with electrical terminal contact may be downwardly oriented on the metal support member 28.
[0055] Aussi facultativement, et de plus ou alternativement au-dessus, si les puces ont une surface avec des terminaux de contact électrique, cette surface peut être orientée pour se mettre à l’écart de l’élément de support métallique 28 (ou une surface sans terminaux de contact électrique peut être orientée pour se mettre à l’écart de l’élément de support métallique 28). Cependant, dans quels modes de réalisation, une surface de la puce avec des terminaux de contact électrique peuvent être orientées afin de se mettre à l’écart de l’élément métallique 28. Also optionally, and additionally or alternatively above, if the chips have a surface with electrical contact terminals, this surface may be oriented to move away from the metal support member 28 (or a surface without electrical contact terminals may be oriented to move away from the metal support member 28). However, in which embodiments, a surface of the chip with electrical contact terminals may be oriented to move away from the metal member 28.
[0056] Facultativement, l’élément de support métallique 28 porte ou comprend un film d’isolation électrique 32 sur une surface (fig. 3 – 5 ), pour sécurité contre de courts circuits électriques. La surface peut, par exemple, être la surface émettrice de lumière 22a. L’isolation du film 32 peut être omis ou enlevé dans une ou plusieurs zones correspondant aux positions des puces semi-conductrices 30. Cela peut éviter l’isolation d’un film 32 entravant la chaleur de transfert entre les puces 30 et l’élément de support métallique 28, et (ii) faciliter le processus de fixage de puce à l’élément de support métallique 28. [0056] Optionally, the metal support element 28 carries or comprises an electrical insulation film 32 on a surface (FIGS 3 - 5), for safety against short electrical circuits. The surface may, for example, be the light emitting surface 22a. The insulation of the film 32 may be omitted or removed in one or more areas corresponding to the positions of the semiconductor chips 30. This may prevent the isolation of a film 32 hindering transfer heat between the chips 30 and the element 28, and (ii) facilitate the chip-fixing process to the metal support member 28.
[0057] Dans quelques modes de réalisation, la couche d’isolation 32 peut avoir une largeur qui est plus grande que les puces 20, ou d’à peu près la même que les puces 20, ou moins que les puces 20. In some embodiments, the insulation layer 32 may have a width that is larger than the chips 20, or about the same as the chips 20, or less than the chips 20.
[0058] Dans quelques modes de réalisation, les puces semi-conductrices 30 sont arrangées dans une ou plusieurs canaux (34 dans fig. 2 – 4 ) et/ou un ou des recoins (36 visible plus claire dans les fig. 3 – 5 ). Le canal 34 et/ou recoin(s) 36 peuvent être, par exemple, formé dans ou sur un élément de support métallique 28 et/ou sur une couche d’isolation 32. In some embodiments, the semiconductor chips 30 are arranged in one or more channels (34 in Fig. 2 - 4) and / or one or more nooks (36 visible brighter in Fig. 3 - 5 ). The channel 34 and / or nook (s) 36 may be, for example, formed in or on a metal support element 28 and / or on an insulation layer 32.
[0059] Dans le cas d’un canal 34, le canal peut être renfoncé et il peut être délimité sur n’importe quel côté en montant de murs, tels que le canal 24 n’est pas refoncé. In the case of a channel 34, the channel can be recessed and it can be bounded on any side by mounting walls, such that the channel 24 is not redone.
[0060] Les puces 30 peuvent être arrangées généralement d’un recoin ou canal, où au moins peut recevoir de multiple puces 30. Dans les exemples illustrés, de multiples puces sont positionnées dans le canal 34 et/ou les puces sont arrangées par recoin 36. The chips 30 can be arranged generally from a nook or channel, where at least can receive multiple chips 30. In the illustrated examples, multiple chips are positioned in the channel 34 and / or the chips are arranged by nook 36.
[0061] Dans quelques modes de réalisation, au moins un avantage d’arrangement des puces 30 dans un ou plusieurs canal/recoins peuvent être de: <tb>(i)<SEP>faciliter le processus de fixage de puce pour lier les puces semi-conductrices 30; et/ou <tb>(ii)<SEP>augmenter l’aire de surface efficace du lien ou interface entre la puce et l’élément de support métallique, pour un transfert de chaleur amélioré. Par exemple, l’air du côté du mur fournit une aire d’interface supplémentaire en plus à la base du reès ou canal: et/ou <tb>(iii)<SEP>augmenter la création des zones susmentionnées dans lesquelles un film d’isolation électrique est enlevé, comme mentionné au-dessus; et/ou <tb>(iv)<SEP>fournissant un réflecteur intégral réflecteur de surface pour améliorer l’émission optique ou diffusion de la lumière générée. Cela peut être spécifique utile quand les puces sont orientées afin qu’au moins (une majorité facultative) de lumière est émise dans une direction se dirigeant vers l’élément de support métallique 28.In some embodiments, at least one arrangement advantage of the chips 30 in one or more channels / recesses may be: <tb> (i) <SEP> facilitate the chip fixing process for bonding the semiconductor chips 30; and or <tb> (ii) <SEP> increase the effective surface area of the bond or interface between the chip and the metal support member, for improved heat transfer. For example, the air on the side of the wall provides an additional interface area in addition to the foundation of the rees or channel: and / or <tb> (iii) <SEP> increase the creation of the aforementioned areas in which an electrical insulation film is removed, as mentioned above; and or <tb> (iv) <SEP> providing a surface reflector integral reflector for improving the optical emission or scattering of the generated light. This may be especially useful when the chips are oriented so that at least (an optional majority) of light is emitted in a direction towards the metal support member 28.
[0062] Dans quelques modes de réalisation, le canal 34 ou recoin 36 peut généralement en forme de U en section transversale, mais sa forme n’est pas limitant. Par exemple, la partie latérale du canal ou recoin peut être généralement parallèle, ou inclinée (par exemple convergeant ou divergeant du fond du canal). Dans la fig. 2 , le canal 34 peut étendre substantiellement la longueur entière de l’élément de support métallique 28. Le canal 24 peut former une partie intégrale de l’extrusion métallique. Dans la fig. 3 , le canal 34 est défini entre une paroi latérale droite ou une portion de côté 22c. In some embodiments, the channel 34 or recess 36 may generally U-shaped in cross section, but its shape is not limiting. For example, the lateral part of the channel or recess may be generally parallel or inclined (for example converging or diverging from the bottom of the channel). In fig. 2, the channel 34 may substantially extend the entire length of the metal support member 28. The channel 24 may form an integral portion of the metal extrusion. In fig. 3, the channel 34 is defined between a right side wall or a side portion 22c.
[0063] Dans les fig. 3 – 5 , une pluralité de recoins 36 sont formés comme des puits ou des tasses dans ou à travers une couche d’isolation 32 de l’élément de support métallique 28. Dans la fig. 5 (à droite de la ligne cassé), le recoin 36 attend partiellement aux éléments métalliques 28. In FIGS. 3 - 5, a plurality of recesses 36 are formed as wells or cups in or through an insulating layer 32 of the metal support member 28. In FIG. 5 (to the right of the broken line), the recess 36 partially expects the metal elements 28.
[0064] Les recoins 36 peuvent, par exemple, être formés par forage ou machination d’une extrusion (facultativement sur laquelle la couche d’isolation 32 a déjà été fournie). The recesses 36 may, for example, be formed by drilling or machining an extrusion (optionally on which the insulation layer 32 has already been provided).
[0065] Dans les fig. 3 et 4 , la combinaison de deux canaux 34 et recoins 36 est montrée. Les recoins 36 sont formés dans le fond du canal 34 (qui est facultativement encastré). Un tel arrangement peut combiner de multiple caractéristiques d’optique réflectrice. In figs. 3 and 4, the combination of two channels 34 and recesses 36 is shown. The recesses 36 are formed in the bottom of the channel 34 (which is optionally recessed). Such an arrangement can combine multiple reflective optics features.
[0066] Dans quelques modes de réalisation, au moins quelques puces 30 sont directement interconnectées par des pontages électriques 40. Un exemple de type de pontages inclut, mais ne sont pas limités à un ou plus de: liaison de balle, liaison de coin, liaison conforme, lien cristal. Des techniques pour former de tels liens peuvent inclure un ou une combinaison de ou plus de: énergie thermale, énergie ultrasonique, pression. Les pontages 40 peuvent, par exemple, être d’une matière ou plus de matériaux suivants: or, cuivre, aluminium, alliage y compris au moins un de ceux-là. Dans une interconnexion de pontage directe 40 entre deux puces, les deux fins du fil interconnectant peuvent être liées aux plaquettes respectives sans aucun joint soudé ou connexion intermédiaire. In some embodiments, at least some chips 30 are directly interconnected by electrical bridges 40. An exemplary type of bridging includes, but is not limited to, one or more of: bale bonding, corner bonding, conformal link, crystal link. Techniques for forming such links may include one or a combination of or more than: thermal energy, ultrasonic energy, pressure. The bridges 40 may, for example, be of one or more of the following materials: gold, copper, aluminum, alloy including at least one of these. In a direct bridging interconnection 40 between two chips, the two ends of the interconnecting wire may be bonded to the respective wafers without any solder joints or intermediate connection.
[0067] En utilisant des pontages 40, des connexions entre les puces peuvent être faites efficacement sans avoir recours à un soudage supplémentaire ou de soudage par processus de refusion. D’où le processus de manufacture peut être efficace. By using bridging 40, connections between the chips can be made efficiently without the need for additional welding or reflow soldering. Hence the manufacturing process can be effective.
[0068] Dans quelques modes de réalisation, les pontages 40 forment connection en séries entre des puces semi-conductrices 30, par exemple, entre les puces semi-conductrices 30 adjacentes. Dans quelques modes de réalisation, les puces 30 peuvent être interconnectées dans quelques groupes de séries. Alternativement, tout ou substantiellement toutes les puces 30 peuvent être interconnectées dans un seul canal de séries. In some embodiments, the bridges 40 form a series connection between semiconductor chips 30, for example, between adjacent semiconductor chips 30. In some embodiments, the chips 30 may be interconnected in a few series groups. Alternatively, all or substantially all of the chips 30 may be interconnected in a single serial channel.
[0069] Si les pontages sont utilisés pour interconnecter les puces directement, dans quelques modes de réalisation, la couche d’isolation 32 peut être disposée dans au moins une région intermédiaire de puces adjacentes, afin d’éviter de courts circuits électriques entre les pontages 40 et l’élément de support métallique 28. If bridging is used to interconnect the chips directly, in some embodiments, the insulation layer 32 may be disposed in at least one intermediate region of adjacent chips, to avoid short electrical circuits between the bridges. 40 and the metal support member 28.
[0070] Dans quelques modes de réalisation, les pontages 40 ont une longueur d’au moins 1 cm, facultativement d’au moins 1.1 cm, facultativement d’au moins 1.2 cm, facultativement d’au moins 1.3 cm, facultativement d’au moins 1.4 cm, facultativement d’au moins 1.5 cm, facultativement d’au moins 1.6 cm, facultativement d’au moins 1.7 cm, facultativement d’au moins 1.8 cm, facultativement d’au moins 1.9 cm, facultativement d’au moins 2.0 cm, facultativement d’au 2.1 cm, facultativement d’au moins 2.2 cm, facultativement d’au moins 2.3 cm, facultativement d’au moins 2.4 cm, facultativement d’au moins 2.5 cm. In some embodiments, the bridges 40 have a length of at least 1 cm, optionally at least 1.1 cm, optionally at least 1.2 cm, optionally at least 1.3 cm, optionally at least minus 1.4 cm, optionally at least 1.5 cm, optionally at least 1.6 cm, optionally at least 1.7 cm, optionally at least 1.8 cm, optionally at least 1.9 cm, optionally at least 2.0 cm cm, optionally at 2.1 cm, optionally at least 2.2 cm, optionally at least 2.3 cm, optionally at least 2.4 cm, optionally at least 2.5 cm.
[0071] Si oui ou non de tels longs pontages sont utilisés, dans quelques modes de réalisation, une fixation respective ou un guide 46 peut être fourni pour au moins un des pontages intermédiaire de ses extrémités. La fixation ou guide 46 peut, par exemple, être fourni directement ou indirectement sur l’élément de support métallique. La fixation ou guide 46 peut, par exemple, être un lien ou région d’encapsulation 46 porté directement ou indirectement par l’élément de support métallique. Un exemple l’attachement 46 est un déposé d’adhésif ou d’autre matériel sur la couche d’isolation 32. Le matériel peut adhérer à la couche d’isolation 32, et peut aussi fournir une surface sur laquelle le pontage 40 incorpore en partie pendant la fabrication. Alternativement, une fixation ou guide mécanique 46 (par exemple: une rainure) peut être fourni. If or not such long bridging is used, in some embodiments, a respective attachment or a guide 46 may be provided for at least one of the intermediate bridging of its ends. The attachment or guide 46 may, for example, be provided directly or indirectly on the metal support member. The attachment or guide 46 may, for example, be a link or encapsulation region 46 carried directly or indirectly by the metal support member. An example of the attachment 46 is a deposit of adhesive or other material on the insulation layer 32. The material may adhere to the insulation layer 32, and may also provide a surface on which the bridging 40 incorporates. part during manufacture. Alternatively, a fixture or mechanical guide 46 (for example: a groove) may be provided.
[0072] Fournissant une fixation ou guide 46 peut stabiliser le (par exemple de longueur relativement longue de) pontage 40 entre les puces, et/ou réduit le risque du dégât accidentel de pontage relativement fragile à chaque fin, et/ou réduire l’influence des effets externes, tels que des chocs ou mouvement rapide, sur l’intégrité du pontage. Providing a fixture or guide 46 can stabilize the (for example, relatively long length of) bridging 40 between the chips, and / or reduce the risk of accidental damage by relatively brittle bridging at each end, and / or reduce the influence of external effects, such as shocks or rapid movement, on the integrity of the bypass.
[0073] Par exemple, dans quelques parties, un attachement respectif ou guide 46 peut être fourni en interspaçant chaque paire de puces consécutives 30. For example, in some parts, a respective attachment or guide 46 may be provided by intersecting each pair of consecutive chips 30.
[0074] Dans quelques modes de réalisation, un élément fusible 42 peut être fourni en connexion en série, par exemple, à une fin de l’assemblée. L’élément fusible 42 peut fournir (i) une fonction de sécurité à permanente ou temporairement casser le circuit électrique dans le cas d’une surface ou de surcharge, et/ou une terminale pour connexions des séries de groupe 30. In some embodiments, a fuse element 42 may be provided in serial connection, for example, at one end of the assembly. The fuse element 42 may provide (i) a permanent safety function or temporarily break the electrical circuit in the case of a surface or overload, and / or a terminal for connections of the group series 30.
[0075] Dans quelques modes de réalisation, une (par exemple: transmettant la lumière) encapsulation 44 (fig. 3 – 5 ) couvre les puces semi-conductrices 30 de diode électroluminescente. L’encapsulation 44 peut être fournie, par exemple, comme point ou perles en forme de dôme. Alternativement, l’encapsulation 44 peut être fournie sur d’autres régions, y compris des espaces entre les puces adjacentes, et facultativement sur une interconnexion de fils 40 (par exemple: pontage). In some embodiments, a light transmitting encapsulant 44 (Figs 3 - 5) covers the semiconductor chips 30 of the light emitting diode. Encapsulation 44 may be provided, for example, as dome point or beads. Alternatively, encapsulation 44 may be provided on other regions, including gaps between adjacent chips, and optionally on an interconnection of wires 40 (eg bridging).
[0076] Dans quelques paries, l’encapsulation 44 est une ou plus de: transmettant la lumière et/ou phosphorescente et/ou fluorescente. De plus ou alternativement, l’encapsulation 44 fournit une couleur ou un effet de modification de couleur à la lumière émise. In some cases, the encapsulation 44 is one or more of: transmitting light and / or phosphorescent and / or fluorescent. In addition or alternatively, encapsulation 44 provides a color or a color-changing effect to the emitted light.
[0077] Se référant aux fig. 6 – 11 , une méthode de main-d’œuvre est maintenant décrite. Referring to FIGS. 6 - 11, a labor method is now described.
[0078] A l’étape 50, un élément de support métallique 28 est fourni (fig. 7 ). Par exemple, l’élément de support métallique 28 peut produire un processus d’extrusion. Comme déjà décrit, l’élément de support métallique peut avoir une forme tubulaire généralement en forme de D en section transversale, y compris une surface courbée de dissipation de chaleur 22b, et la surface 22a, facultativement avec un canal 34 (comme montré dans la depiction schématique de la fig. 7 ) et/ou facultativement avec une portion de côté 22c (pas montré dans la depiction schématique de la fig. 7 ). In step 50, a metal support member 28 is provided (Fig. 7). For example, the metal support member 28 may produce an extrusion process. As already described, the metal support member may have a generally D-shaped tubular shape in cross-section, including a curved heat-dissipating surface 22b, and the surface 22a, optionally with a channel 34 (as shown in FIG. schematic depiction of Fig. 7) and / or optionally with a side portion 22c (not shown in the schematic depiction of Fig. 7).
[0079] A l’étape 52, l’élément de support métallique 28 peut être traité (si pas déjà isolé) pour isoler une surface, par exemple, la surface 22a émettrice de lumière, en déposant une surface d’isolation 32. Par exemple, la couche d’isolation 32 peut être déposée par des techniques pour former un film fin ou épais, ou en posant des couches de ruban isolatif. In step 52, the metal support member 28 can be treated (if not already isolated) to isolate a surface, for example, the light-emitting surface 22a, by depositing an insulation surface 32. By for example, the insulation layer 32 may be deposited by techniques to form a thin or thick film, or by laying layers of insulating tape.
[0080] A l’étape 54, facultativement, les recoins 36 peuvent être formés dans la face émettrice de lumière 22a. Les recoins 36 peuvent être formés dans la couche d’isolation 32 (si fourni) et/ou dans l’élément de support métallique 28. Les recoins peuvent être formés par forage ou machination (par exemple, en utilisant une machinerie automatique 556 dans la fig. 8 pour avancer l’élément de support métallique 28 pas à pas dans une station de travail et formant les recoins 36 à une profondeur prédéterminée, par exemple, à intervaux réguliers). In step 54, optionally, the recesses 36 may be formed in the light emitting face 22a. The recesses 36 may be formed in the insulation layer 32 (if provided) and / or in the metal support member 28. The recesses may be formed by drilling or machining (for example, using an automatic machine 556 in the Fig. 8 to advance the metal support member 28 step by step in a work station and forming the recesses 36 to a predetermined depth, for example, at regular intervals).
[0081] A l’étape 58, les puces 30 de la LED peuvent être placées et fixées sur l’élément de support métallique 28. Les puces de la LED 30 peuvent être placées un par recoin 36 et/ou une pluralité de puces 30 peuvent être placées dans le même canal 34, comme approprié. Comme déjà décrit, la technique de fixage de puce peut utiliser un ou plus des: lien eutectique, lien de verre, lien verre-métal (par exemple: un lien verre-argent), adhésif de conducteur de chaleur. Le placement et la fixation de puce peut, par exemple, être performé par une machinerie automatique 60 dans fig. 9 pour l’avancement de l’élément métallique 28 pas à pas à la station de travail à laquelle les puces sont placées et attachées. In step 58, the chips 30 of the LED can be placed and fixed on the metal support element 28. The chips of the LED 30 can be placed one at a corner 36 and / or a plurality of chips 30 can be placed in the same channel 34, as appropriate. As already described, the chip fixing technique can use one or more of: eutectic bond, glass bond, glass-to-metal bond (for example: a glass-to-silver bond), heat conductor adhesive. Placement and chip attachment can, for example, be performed by automatic machinery 60 in FIG. 9 for advancement of the metal element 28 step by step to the workstation to which the chips are placed and attached.
[0082] A l’étape 62, les pontages 40 sont placés et liés pour former une interconnexion de pontage direct entre les puces 30. Les types de lien peuvent inclure, mais ne sont pas limités à un ou plus de: attachement de balle, attachement point, attachement, point conforme, lien cristal. Des techniques pour former de tels liens peuvent inclure un ou une combinaison de ou plus de: énergie thermale, énergie ultrasonique, pression. Les pontages 40 peuvent, par exemple, être liés par machinerie automatique 64 dans la fig. 10 pour advancer l’élément de support métallique 28 à la station de travail auquel les pontages 40 sont placés et liés aux puces 30. In step 62, the bypasses 40 are placed and tied to form a direct bridging interconnection between the chips 30. The link types may include, but are not limited to one or more of: ball attachment, attachment point, attachment, point conform, link crystal. Techniques for forming such links may include one or a combination of or more than: thermal energy, ultrasonic energy, pressure. The bridges 40 may, for example, be connected by automatic machinery 64 in FIG. 10 to advance the metal support member 28 to the workstation to which the bridges 40 are placed and connected to the chips 30.
[0083] A l’étape 62, les attachements 46 peuvent être formés, par exemple, en déposant le matériel adhésif sur une couche d’isolation 32 aux positions intermédiaire des puces 30. Les attachements 46 peuvent être formés antérieurement à la formation des pontages 40, ou simultanément avec la formation avec les pontages, ou après formation des pontages par exemple comme partie de l’étape suivante 66. In step 62, the attachments 46 may be formed, for example, by depositing the adhesive material on an insulation layer 32 at the intermediate positions of the chips 30. The attachments 46 may be formed before the formation of the bypasses 40, or simultaneously with the formation with the bypasses, or after formation of the bypasses for example as part of the next step 66.
[0084] A l’étape 66, la lumière transmissive d’encapsulation 44 est déposée au-dessus des puces 30 et facultativement sur les pontages 40 (par exemple, si une continuation d’encapsulation est déposée). L’encapsulation 44 peut être déposée en bas de la machine automatique 68 dans la fig. 11 , pour avancer l’élément de support métallique 28 (facultativement étape par étape) en déposant l’encapsulation 44 à une station de travail. In step 66, the encapsulating transmissive light 44 is deposited above the chips 30 and optionally on the bridges 40 (for example, if a continuation of encapsulation is deposited). The encapsulation 44 can be deposited at the bottom of the automatic machine 68 in FIG. 11, to advance the metal support member 28 (optionally step by step) by depositing the encapsulation 44 at a workstation.
[0085] A l’étape 70, l’assemblée 22 peut être durcie en plaçant dans un four. Le four peut être contrôlé par t, la température en assurant une température de durcissement désiré. In step 70, the assembly 22 can be cured by placing in an oven. The oven can be controlled by t, the temperature ensuring a desired curing temperature.
[0086] A l’étape 72, l’assemblée 22 peut être testée pour assurer la qualité du produit manufacturé. In step 72, the assembly 22 can be tested to ensure the quality of the manufactured product.
[0087] A l’étape 74, l’assemblée 22 peut être assemblée avec la couverture 24 décrite au-dessus et/ou le connecteur 26, pour compléter l’unité d’éclairage 20. In step 74, the assembly 22 can be assembled with the cover 24 described above and / or the connector 26, to complete the lighting unit 20.
[0088] Ainsi, il sera apprécié que dans un aspect, une unité d’éclairage 10 est divulguée ici comprenant un élément de support métallique 28, et une pluralité de puces semi-conductrices 30 comprenant des diodes émettrices de lumière, les puces 30 étant fixées à l’élément de support métallique par fixage de puce, le fixage de puce fournissant une voie de transfert de chaleur des diodes électroluminescentes à l’élément de support métallique. Thus, it will be appreciated that in one aspect, a lighting unit 10 is disclosed herein comprising a metal support member 28, and a plurality of semiconductor chips 30 including light-emitting diodes, the chips 30 being fixed to the metal support member by chip fixing, the die fixing providing a heat transfer path of the light emitting diodes to the metal support member.
[0089] Dans un aspect connexe, une unité de lumineuse est décrite ici comprenant un dissipateur de chaleur auxquelles sont fixées, par fixage de puce, plusieurs puces semi-conductrices de diode électroluminescente. In a related aspect, a light unit is described herein comprising a heat sink to which are attached, by chip fixing, several semiconductor chips of light emitting diode.
[0090] Dans un aspect connexe, une unité d’éclairage est décrite ici comprenant un dissipateur de chaleur de métal qui a au moins un recoin ou canal dans lequel est fixé à une première position une première puce semi-conductrice LED, la puce étant connectée directement électriquement avec une seconde puce semi-conductrice LED par au moins un pontage, la seconde puce semi-conductrice LED étant fixée au dissipateur de métal à une seconde position espacée de la première position. Facultativement, les puces sont couvertes avec une encapsulation transmettant la lumière. In a related aspect, a lighting unit is described herein comprising a metal heat sink which has at least one recess or channel in which is fixed at a first position a first LED semiconductor chip, the chip being directly electrically connected to a second LED semiconductor chip by at least one bridging, the second LED semiconductor chip being attached to the metal sink at a second position spaced from the first position. Optionally, the chips are covered with a light transmitting encapsulation.
[0091] Dans un aspect connexe, une unité d’éclairage est décrite ici comprenant un dissipateur de chaleur allongé, et une pluralité de puces semi-conductrices de diode électroluminescente fixée par fixage de puce à une face émettrice de lumière du dissipateur de chaleur émetteur de lumière face au dissipateur. Les puces peuvent être placées dans un canal ou un ou plus de tasses encastrées. Au moins quelques puces peuvent être directement électriquement interconnectées, puce à puce, par pontages. Les puces peuvent être couvertes par une encapsulation transmettant la lumière. Dans quelques modes de réalisation, une telle construction peut bénéficier d’une construction efficace, et/ou de bonne caractéristique de dissipation thermale. In a related aspect, a lighting unit is described herein comprising an elongated heat sink, and a plurality of light-emitting diode semiconductor chips fixed by chip-fixing to a light-emitting face of the emitter heat sink. of light facing the dissipator. The chips can be placed in a channel or one or more recessed cups. At least some chips can be directly electrically interconnected, chip chip, by bridging. Fleas can be covered by light-transmitting encapsulation. In some embodiments, such a construction may benefit from efficient construction, and / or good thermal dissipation characteristics.
[0092] Il sera apprécié que les descriptions précédentes soient simplement illustratives d’exemples préférés, et que plusieurs modifications, améliorations et équivalents peuvent être utilisés. It will be appreciated that the foregoing descriptions are merely illustrative of preferred examples, and that several modifications, improvements and equivalents may be used.
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