CN101038949A - 发光二极管封装件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管封装件，其在热辐射和易于制造方面极为卓越。在该发光二极管封装件中，Al基板具有形成于其上的反射杯。至少一个发光二极管芯片设置于反射杯的底表面上。Al阳极氧化膜延伸穿过Al基板，以将反射杯的底表面分成多个基板电极。这里，基板电极中的至少一个被Al阳极氧化膜环绕。而且，基板电极分别连接至发光二极管芯片。

Description

发光二极管封装件
优先权请求
本申请要求于2006年3月14日向韩国知识产权局提交的第2006-23519号韩国专利申请的权益，其公开内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种发光二极管封装件，更具体地说，该发光二极管封装件在热辐射特性和易于制造方面更优。
背景技术
通常，作为不会造成污染的环保型光源，发光二极管(LED)已经在各种领域中吸引了人们的注意力。近来，又发现LED的应用扩展到诸如室内和户外照明、汽车头灯、显示装置的背光单元(BLU)的各种场合。因此，LED需要具有较高的效率和优良的热辐射特性。高效率可以主要通过改进LED的材料和结构而获得。除此之外，LED封装件的结构和材料需要在质量方面提高。
这种LED产生高温热量。因此，LED封装件应该有效地辐射从LED产生的高温热量。否则，LED在温度上升高，并从而劣化其特性。因此，这就缩短了LED的使用寿命。因此，人们一直努力将从LED产生的热量进行有效地辐射。为了提高LED封装件的辐射特性，PCT No.WO2002/089219公开了一种技术，该技术用于将具有电极插脚的金属基板用作LED封装基板，所述电极插脚穿透通孔并被绝缘体环绕以与通孔隔离。此外，日本公开专利申请No.2005-210057提出了一种技术，该技术用于将绝缘树脂与多个分离金属件结合，以用作LED封装基板。
图1是示出了传统发光二极管封装件的示意性横截面视图。参照图1，传统发光二极管封装件10包括多个金属件1b、形成于金属件1b之间的树脂1a、以及用于固定金属件1b的树脂1c，所有这些都一起结合到基板1中。LED器件5安装在基板1上。LED器件5通过导电粘结材料6和7电连接至金属件1b。反射件2形成于基板1上，每个反射件均具有反射表面2b。发光二极管封装件10具有形成于其上的透明件3，以将来自LED器件5的光向上发出。可替换地，发光二极管封装件10可以包含磷光体，以改变来自发光二极管5的光的波长。
LED器件5同时辐射光和热量。这里，热量通过基板1的金属件1b辐射到外界。为了辐射热量，金属件1b应该是导热的，且具有适当的尺寸。但是，基板1的金属件1b通过树脂1a和1c固定，因而热量通过除树脂1a和1c的部分之外的较小区域辐射。此外，金属件1b通过树脂1a和1c结合到基板1中，并且反射件2应该形成于基板1上。这使得发光二极管封装件难以制造。
发明内容
为了解决现有技术的上述问题而提出了本发明，因此，本发明的一方面在于提供一种发光二极管封装件，其在热辐射和易于制造方面极为卓越。
根据本发明的一方面，发光二极管封装件包括：Al基板，具有形成于其上的反射杯；至少一个发光二极管芯片，设置于反射杯的底表面上；以及Al阳极氧化膜，其延伸穿过Al基板，以将反射杯的底表面分成多个基板电极，其中，基板电极中的至少一个被Al阳极氧化膜环绕，并且其中，基板电极分别连接至发光二极管芯片。
该发光二极管封装件进一步包括形成于Al基板下方的多个后部电极，以分别电连接至基板电极。
Al阳极氧化膜延伸到Al基板的边缘。
该发光二极管封装件进一步包括设置于反射杯的底表面上的至少一个齐纳二极管。
该发光二极管封装件进一步包括形成于反射杯上的透镜。而且，该发光二极管封装件进一步包括形成于反射杯顶部上以固定透镜的固定部。
根据本发明的实施例，该发光二极管封装件包括一个发光二极管芯片。反射杯的底表面被延伸穿过Al基板的Al阳极氧化膜分成第一和第二基板电极，其中，第一和第二基板电极中的至少一个被Al阳极氧化膜环绕，并且其中，第一和第二基板电极分别电连接至发光二极管芯片。
该发光二极管封装件进一步包括设置于反射杯的底表面上的齐纳二极管，其中，发光二极管芯片设置于第一基板电极上，并且其中，齐纳二极管设置于第二基板电极上。
根据本发明的另一实施例，该发光二极管芯片包括多个发光二极管芯片。三个发光二极管芯片包括绿色、蓝色和红色发光芯片。
反射杯的底表面被延伸穿过Al基板的Al阳极氧化膜分成第一至第六基板电极，其中，第一至第六基板电极中的至少五个被Al阳极氧化膜环绕，并且其中，第一至第六基板电极分别电连接至发光二极管芯片。
该发光二极管封装件进一步包括形成于Al基板下方的第一至第六后部电极，以分别电连接至第一至第六基板电极。
该发光二极管封装件进一步包括设置于反射杯底表面上的两个齐纳二极管，其中，三个发光二极管芯片分别设置于第一、第二和第三基板电极上，并且其中，两个齐纳二极管分别设置于第四、第五和第六基板电极中的其中两个上。可替换地，该发光二极管封装件进一步包括设置于反射杯底表面上的三个齐纳二极管，其中，三个发光二极管芯片分别设置于第一、第二和第三基板电极上，并且其中，三个齐纳二极管分别设置于第四、第五和第六基板电极上。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它的目的、特征和其它优点将变得更容易理解，附图中：
图1是示出了传统发光二极管封装件的横截面视图；
图2是示出了根据本发明实施例的发光二极管封装件的平面视图；
图3是沿图2的线a-a`截取的横截面视图；
图4是示出了根据本发明另一实施例的发光二极管封装件的平面视图；
图5是沿图4的线b-b`截取的横截面视图；
图6是示出了发光二极管封装件的后视图；以及
图7是示出了多个图4所示的发光二极管封装件的阵列的平面视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。但是，本发明可以以各种不同形式实施，不应该被理解为仅限于这里所列出的实施例。当然，提供这些实施例是为了使此公开充分和完整，并将本发明的范围充分传达给本领域的技术人员。附图中，为了清楚起见，可能将形状和尺寸进行了放大，并且全文使用相同的参考标号表示相同或相似的部件。
图2是示出了根据本发明实施例的发光二极管封装件的平面视图。图3是沿图2的线a-a`截取的横截面视图。
参照图2和图3，本发明的发光二极管封装件100包括Al基板110，该Al基板具有形成于其上的反射杯113。Al基板110被Al阳极氧化膜112(即112a、112b、112c)分成第一基板电极111a和第二基板电极111b。而且，第一和第二基板电极111a和111b被Al阳极氧化膜112环绕。即，Al基板110被延伸穿过基板110的Al阳极氧化膜112分成多个基板电极111a和111b。
发光二极管芯片120设置于第一基板电极111a上。可选地，齐纳(zener)二极管130可以设置于第二基板电极111b上，以保护发光二极管芯片120免受可能出现在发光二极管封装件周围的静电或施加于发光二极管芯片120的电压的突然变化的影响。发光二极管芯片120分别通过引线电连接至第一和第二基板电极111a和111b。可替换地，发光二极管芯片120可以分别芯片结合于待电连接的第一和第二基板电极111a和111b。
形成于Al基板110上的反射杯113可以通过蚀刻Al基板110的所需部分而形成。如所示，反射杯113一体形成至Al基板110内。这避免了将分离的反射板结合至基板上的需要，从而有助于发光二极管封装件的制造工艺。
延伸穿过Al基板110的阳极氧化膜112通过选择性阳极氧化形成于Al基板110的预定区域中，其中假定Al基板110在该预定区域被分隔。为了形成Al阳极氧化膜112，可以通过之字形(zig)直接对Al基板110进行阳极氧化。可替换地，可以用预定图案遮住Al基板110，以部分阳极氧化Al基板110的暴露部分。在进行阳极氧化之后，可以采用电解抛光来调节Al基板的阳极氧化和非阳极氧化表面部分的亮度。
同时，Al基板110用作用于安装发光二极管芯片120的子座(submount)，或者用作用于辐射发光二极管芯片120所产生的热量的散热片。而且，Al阳极氧化膜112用作用于将反射杯113的底表面分成第一和第二基板电极111a和111b的绝缘体。此外，Al阳极氧化膜112用来向外辐射来自发光二极管芯片120的热量。由于大约25W/mK的高传热系数，Al阳极氧化膜112可以有效地辐射热量。
如上所述，本发明的发光二极管封装件100利用主要包含铝的基板，因而在热辐射方面具有优越性。此外，用来分隔基板的Al阳极氧化膜呈现出相对较高的传热特性，因而极好地辐射热量。而且，反射杯、基板和电极形成为一体，从而避免了如同现有技术中一样将基板和反射杯结合或组装在一起的需要。这降低了发光二极管的制造成本，且有助于其制造工艺。
参照图3，第一和第二后部电极140a和140b形成于Al基板110下方，以分别电连接至第一和第二基板电极111a和111b。通过后部电极140a和140b从外部对基板电极111a和111b施加电压，从而向发光二极管芯片120或可设置于反射杯底表面上的器件(齐纳二极管)施加驱动电压。
如上所述，Al基板110被Al阳极氧化膜112分成第一基板电极111a和第二基板电极111b。尤其是，第一和第二基板电极111a和111b被Al阳极氧化膜112环绕。但是，可选地，第一基板电极111a和第二基板电极111b中的任一个可以被延伸穿过基板以将基板110分成多个电极的Al阳极氧化膜112环绕。例如，仅第一基板电极111a会被Al阳极氧化膜112环绕。
第一基板电极111a电连接至第一后部电极140a。类似地，第二基板电极111b电连接至第二后部电极140b。第一和第二后部电极140a和140b可以电连接至安装有发光二极管封装件100的子座(例如PCB)的电极(未示出)。这些后部电极140a和140b通过选自由溅射、电镀、化学镀和丝网印刷组成的组中的一种方法形成。
Al阳极氧化膜112a和112c延伸至Al基板110的边缘。这防止了反射杯113的下侧表面通过后部电极140a和140b电连接至第一和第二基板电极111a和111b。
透镜150可以设置在反射杯113上。该透镜150聚集来自发光二极管芯片120的光，或者在透镜中包含磷光体，以改变从发光二极管芯片发射的光的波长。透镜150由诸如硅树脂和环氧树脂的树脂以及塑料和玻璃制成。透镜150可以固定在形成于反射杯顶部上的透镜固定部114。
图4是示出了根据本发明另一实施例的发光二极管封装件的平面视图。图5是沿图4的线b-b`截取的横截面视图。图6是图4的后视图。
参照图4和图5，本发明的发光二极管封装件200包括Al基板210，该Al基板具有形成于其上的反射杯213。该反射杯213具有底表面，该底表面被延伸穿过基板210的Al阳极氧化膜212分成多个基板电极211a、211b、211c、211d、211e、和211f。参照图5，为了方便起见，Al阳极氧化膜212被分成四个部分212a、212b、212c、和212d。基板电极中的至少五个被Al阳极氧化膜212环绕。例如，反射杯213的底表面被Al阳极氧化膜212分成第一至第六基板电极211a至211f。第一至第六基板电极211a至211f可以分别被Al阳极氧化膜212环绕。
多个发光二极管芯片安装在第一至第六基板电极211a至211f上。例如，三个绿色、蓝色和红色的发光二极管芯片分别安装在第一基板电极211a、第二基板电极211b和第三基板电极211c上。
三个发光二极管芯片220a、220b和220c可以通过引线电连接至基板电极。例如，绿色发光二极管芯片220a分别电连接至第一和第四基板电极211a和211d。蓝色发光二极管芯片220b电连接至第二和第五基板电极211b和211e。红色发光二极管芯片220c分别电连接至第三和第六基板电极211c和211f。
可选地，至少两个齐纳二极管230a和230b可以设置在反射杯213的底表面上，以保护芯片。齐纳二极管230a和230b用来保护发光二极管芯片免受静电或电压突然变化的影响。例如，齐纳二极管中的一个230a可以设置在第四基板电极211d上，以保护绿色发光二极管芯片220a免受静电的影响。而且，另一个齐纳二极管230b可以设置在第五基板电极211e上，以保护蓝色发光二极管芯片220b免受静电的影响。
绿色和蓝色发光二极管芯片220a和220b由氮化镓(GaN)制成，因而易受静电和所施加电压的突然变化的影响。因此，发光二极管芯片220a和220b主要受齐纳二极管230a和230b的保护。
红色发光二极管芯片220c主要由砷化镓(GaAs)或磷化镓(GaP)制成，因而可有力地阻止周围的静电或所施加电压的突然变化的影响。但是，齐纳二极管(未示出)可以设置在第六基板电极211f上，以保护芯片免受静电的影响。
本发明的发光二极管封装件200可以包括绿色、蓝色和红色发光二极管芯片220a至220c，以便可以用作白色光源。而且，可以设置发射相同波长的光的多个发光二极管芯片，以制成高亮度发光二极管封装件。
参照图4至图6，第一至第六基板电极211a至211f分别电连接至多个后部电极240a、240b、240c、240d、240e、和240f。例如，第一至第六后部电极240a至240f形成于Al基板210下方，以分别电连接至第一至第六基板电极211a至211f。基板电极211a至211f向发光二极管芯片或设置于反射杯底表面上的其它器件(例如，齐纳二极管)提供驱动电压。如图5和图6所示，阳极氧化图案260形成于Al基板210下方，以防止不同的后部电极具有不合适的电连接。
根据这些实施例(参照图3至图6)，反射杯113和213的内表面(反射表面)由Al制成。因此，反射杯113和213呈现出高反射率，进一步提高了发光二极管封装件的发光效率。
图7是示出了根据本发明的多个发光二极管封装件的阵列的平面视图。参照图7，发光二极管封装件200以行和列阵列在Al晶片(wafer)300上，并且被金刚石砂轮、切割模或激光分离成独立的单元。可替换地，封装件之间的边界被阳极氧化，以转变成氧化铝(Al2O3)。然后，对边界进行切割或蚀刻，以分离成独立的封装单元。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，Al基板用作辐射热量的装置，从而显著提高了发光二极管封装件的热辐射特性。而且，反射杯、基板和电极形成为一体，从而避免了将基板和反射杯结合或组装在一起的需要。因此，这降低了发光二极管封装件的制造成本，且有助于制造工艺。此外，反射杯具有由高反射率的Al制成的反射表面。因此，这提高了总发光效率。
虽然已经结合优选实施例示出并描述了本发明，但是对本领域技术人员来说很显然，在不背离由所附权利要求所限定的本发明精神和范围的前提下，可以进行各种修改和变化。

Claims (18)

1.一种发光二极管封装件，包括：
Al基板，具有形成于其上的反射杯；
至少一个发光二极管芯片，设置于所述反射杯的底表面上；以及
Al阳极氧化膜，其延伸穿过所述Al基板，以将所述反射杯的所述底表面分成多个基板电极，
其中，所述基板电极中的至少一个被所述Al阳极氧化膜环绕，并且
其中，所述基板电极分别连接至发光二极管芯片。
2.根据权利要求1所述的发光二极管封装件，进一步包括形成于所述Al基板下方的多个后部电极，以分别电连接至所述基板电极。
3.根据权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，所述Al阳极氧化膜延伸到所述Al基板的边缘。
4.根据权利要求1所述的发光二极管封装件，进一步包括设置于所述反射杯的所述底表面上的至少一个齐纳二极管。
5.根据权利要求1所述的发光二极管封装件，进一步包括形成于所述反射杯上的透镜。
6.根据权利要求5所述的发光二极管封装件，进一步包括形成于所述反射杯的顶部上以固定所述透镜的固定部。
7.根据权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，所述发光二极管芯片包括一个发光二极管芯片。
8.根据权利要求7所述的发光二极管封装件，其中，所述反射杯的所述底表面被延伸穿过所述Al基板的所述Al阳极氧化膜分成第一和第二基板电极，
其中，所述第一和第二基板电极中的至少一个被所述Al阳极氧化膜环绕，并且
其中，所述第一和第二基板电极分别电连接至所述发光二极管芯片。
9.根据权利要求8所述的发光二极管封装件，其中，所述第一和第二基板电极分别被所述Al阳极氧化膜环绕。
10.根据权利要求8所述的发光二极管封装件，进一步包括形成于所述Al基板下方的第一和第二后部电极，以分别电连接至所述第一和第二基板电极。
11.根据权利要求8所述的发光二极管封装件，进一步包括设置于所述反射杯的所述底表面上的齐纳二极管，
其中，所述发光二极管芯片设置于所述第一基板电极上，并且
其中，所述齐纳二极管设置于所述第二基板电极上。
12.根据权利要求1所述的发光二极管封装件，其中，所述发光二极管芯片包括多个发光二极管芯片。
13.根据权利要求12所述的发光二极管封装件，其中，所述发光二极管芯片包括三个发光二极管芯片。
14.根据权利要求13所述的发光二极管封装件，其中，所述三个发光二极管芯片包括绿色、蓝色和红色发光芯片。
15.根据权利要求13所述的发光二极管封装件，其中，所述反射杯的所述底表面被延伸穿过所述Al基板的所述Al阳极氧化膜分成第一至第六基板电极，
其中，所述第一至第六基板电极中的至少五个被所述Al阳极氧化膜环绕，并且
其中，所述第一至第六基板电极分别电连接至所述发光二极管芯片。
16.根据权利要求15所述的发光二极管封装件，进一步包括形成于所述Al基板下方的第一至第六后部电极，以分别电连接至所述第一至第六基板电极。
17.根据权利要求15所述的发光二极管封装件，进一步包括设置于所述反射杯的所述底表面上的两个齐纳二极管，
其中，所述三个发光二极管芯片分别设置于所述第一、第二和第三基板电极上，并且
其中，所述两个齐纳二极管分别设置于所述第四、第五和第六基板电极中的其中两个上。
18.根据权利要求15所述的发光二极管封装件，进一步包括设置于所述反射杯的所述底表面上的三个齐纳二极管，
其中，所述三个发光二极管芯片分别设置于所述第一、第二和第三基板电极上，并且
其中，所述三个齐纳二极管分别设置于所述第四、第五和第六基板电极上。
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