ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2007 года по МПК H01L33/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится корпусу светодиода, а более точно, - к корпусу мощного светодиода, который справляется с проблемой дефектов в структуре металлических межсоединений, обусловленной ступенями монтажной подложки.

Предшествующий уровень техники

Обычно светоизлучающие корпуса должны удовлетворять двум требованиям, они должны иметь высокую эффективность светоизлучения и прекрасную теплоотдачу. Эти характеристики очень важны, в частности для корпусов мощных светодиодов, преимущественно используемых в осветительных устройствах.

С учетом эффективности светоизлучения и теплоотдачи в типовом светодиоде используется корпус, который содержит полупроводниковую подложку, например кремниевую, имеющую углубление, в качестве монтажной подложки (RU 2142178, опубл. 27.11.1999).

Пример светодиода проиллюстрирован на фиг.1а и 1b.

Обычный корпус 10 (фиг.1) светодиода содержит кремниевую монтажную подложку 11, имеющую сформированный на ней монтажный участок. Корпус диода дополнительно содержит изолирующий слой 12, например слой SiO₂, сформированный на монтажной подложке 11, и металлическую монтажную опору, сформированную на изолирующем слое 12.

Металлическая монтажная опора содержит первый и второй контактные столбики 13а и 13b, соединенные с соответствующими электродами (не показаны) светодиода 18, первую и вторую контактные площадки 15а и 15b, подсоединенные к внешней цепи, и первую и вторую проводящие полоски 14а и 14b, соединяющие первый и второй контактные столбики 13а и 13b соответственно с первой и второй контактными площадками 15а и 15b.

Хотя кремний, преимущественно используемый для монтажной площадки 11, имеет низкую теплопроводность, примерно треть от теплопроводности металла, он может быть обработан до малой толщины посредством MEMS процесса, обеспечивая благодаря этому более низкое тепловое сопротивление. Кроме того, монтажный участок имеет конструкцию, в которой после формирования углубления С на монтажной подложке 11 путем известных процессов обработки полупроводниковой пластины, формированы металлические отражающие слои 16 на противоположных сторонах углубления С. Корпус 10, имеющий металлические отражающие пластины 16, обеспечивает высокую эффективность светоизлучения.

Однако известное осветительное устройство имеет дефекты в монтажной опоре из-за образования углубления С, предусмотренного в качестве монтажного участка. Из-за того, что первая и вторая проводящие полоски 14а и 14b формируются вдоль соответствующих наклонных бортовых стенок углубления С, имеется высокая вероятность разрыва на участках (области, обозначенные I и II), где первый и второй контактные столбики 13а и 13b соединяются с первой и второй контактными площадками 15а и 15b соответственно.

Монтажная подложка, имеющая углубление, сформированное на монтажном участке, дает преимущества с точки зрения легкого формирования отражающих слоев для увеличения эффективности светоизлучения, и обеспечивает эффективную теплоотдачу, благодаря малой толщине участков подложки, где устанавливается излучающий светодиод. Однако так как при формировании углубления на монтажной подложке образуются ступени, которые являются причиной разрыва проводящих полосок, производство высоконадежных корпусов светодиодов с такой монтажной подложкой ограничено.

Краткое изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение предназначено для устранения вышеупомянутых проблем.

Технической задачей настоящего изобретения является создание осветительного устройства, в котором уменьшена высота ступеней или вообще исключены ступени из области, которая должна быть сформирована совместно с монтажной опорой для предотвращения нежелательного разрыва в монтажной опоре.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения поставленная задача решена путем создания осветительного устройства, содержащего монтажную подложку, имеющую монтажный участок с боковыми стенками, отклоненными от вертикальной плоскости, первое и второе углубления, сформированные вокруг монтажного участка, и первую и вторую канавки, проходящие между монтажным участком и первым и вторым углублениями на верхней поверхности монтажной подложки, первый и второй контактные столбики, сформированные на нижней поверхности монтажной поверхности, первую и вторую контактные площадки, сформированные на нижней поверхности первого и второго углублений соответственно, первую и вторую проводящие полоски, сформированные вдоль нижней поверхности первой и второй канавок для соединения первого и второго контактных столбиков соответственно с первой и второй контактными площадками, и светодиод, установленный на монтажном участке так, что он подсоединен к первому и второму контактным столбикам.

Осветительное устройство может дополнительно содержать отражающие пластины, сформированные на боковых стенках. Монтажная подложка может быть кремниевой подложкой, имеющей изолирующий слой, сформированный на ее верхней поверхности. При этом изолирующий слой может быть слоем SiO₂, сформированным путем термического оксидирования.

Первое и второе углубления, монтажный участок, и первая и вторая канавки могут быть сформированы таким образом, чтобы иметь существенно компланарные нижние поверхности. В результате первая и вторая проводящие полоски могут быть сформированы на компланарной нижней поверхности.

Монтажный участок может быть расположен в центре сверху монтажной подложки, а первое и второе углубления могут быть расположены на противоположных сторонах монтажного участка. Первое и второе углубления, первая и вторая канавки, и монтажный участок могут быть объединены в одну углубленную область, имеющую заданную ширину.

По меньшей мере, либо первое, либо второе углубление может быть открыто с одной стороны в сторону края монтажной подложки. Таким образом может быть легко выполнено проводное соединение между контактными площадками, сформированными в первом и втором углублениях, и внешней цепью.

Краткое описание чертежей

Указанные выше признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются подробным описанием, предпочтительного варианта осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1а и 1b изображает вид сбоку в разрезе и вид сверху известного осветительного устройства;

Фиг.2а и 2b - вид сбоку в разрезе и вид сверху осветительного устройства согласно изобретению;

Фиг.3а - вид сверху осветительного устройства согласно другому варианту осуществления изобретения;

Фиг.4а и 4b - вид сбоку в разрезе и вид сверху осветительного устройства согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения будет описан подробно ниже.

Осветительное устройство 20 (фиг.2а, 2b) согласно одному варианту осуществления изобретения содержит монтажную подложку 21 (фиг.2b), имеющую главное углубление С1. Монтажная подложка 21 может быть кремниевой подложкой, которая может быть легко обработана путем известного процесса MEMS. Главное углубление С служит монтажным участком и имеет боковые стенки, отклоненные от вертикальной плоскости. Наклонные боковые стенки монтажного участка сформированы с отражающими пластинами 26 для увеличения эффективности светоизлучения излучающего светодиода 28 (фиг.2b). Отражающие пластины 28 выполнены из высокоотражающего металла, такого как Al (алюминий) или Ag (серебро).

Вокруг монтажного участка сформированы первое и второе вспомогательные углубления С2 и С3, которые могут быть сформированы на противоположных концах подложки 21, или на противоположных сторонах монтажного участка, как в описываемом варианте осуществления изобретения. Монтажный участок и первое и второе вспомогательные углубления С2 и С3 соединены посредством первой и второй канавок Р12 и Р13. Предпочтительно первое и второе вспомогательные углубления С2 и С3 и главное углубление С1, предусмотренное как монтажный участок, могут иметь ту же глубину, что и канавки Р12 и Р13, чтобы была сформирована плоская нижняя поверхность.

Как показано на фиг.2b, первая и вторая контактные площадки 23а и 23b сформированы на нижней поверхности монтажного участка, и светодиод 28 установлен на первом и втором контактных столбиках 23а и 23b так, что соответствующие электроды (не показаны) светодиода 28 подсоединены к первому и второму контактным столбикам 23а и 23b посредством столбиковых выводов 27а и 27b из припоя. Первая и вторая контактные площадки 25а и 25b для подсоединения к внешней цепи сформированы на нижней поверхности первого и второго вспомогательных углублений С2 и С3.

Первый и второй контактные столбики 23а и 23b соединены с контактными площадками 25а и 25b посредством первой и второй проводящих полосок 24а и 24b, сформированных на нижней поверхности канавок Р12 и Р13. В отличие от обычного корпуса светодиода (фиг.1a), первое и второе вспомогательные углубления С2 и С3 и канавки Р12 и Р13 сформированы в той же области, где сформированы контактные площадки 25а и 25b и первая и вторая проводящие полоски 24а и 24b, что позволяет уменьшить высоту ступеней там, где будет сформирована монтажная опора. В частности, дополнительные углубления С2 и С3 (фиг.2b) и канавки Р12 и Р13 сформированы так, что имеют ту же глубину, что и главное углубление С1 в монтажном участке, тем самым обеспечивая формирование первой и второй проводящих полосок 24а и 24b на плоской поверхности. В результате, разрыв монтажной опоры (в частности, проводящих полосок), вызванный ступенями, может быть наилучшим образом исключен.

Настоящее изобретение характеризуется тем, что ступени уменьшены по высоте или совсем устранены, начиная с монтажного участка посредством дополнительного травления и заканчивая областью, где будут сформированы контактные площадки и проводящие полоски, что обеспечивает высокую надежность корпуса светодиода.

В отличие от структуры, показанной на фиг.2b, осветительное устройство может быть реализовано как показано на фиг.3, где сформирована единственная углубленная область, включающая монтажный участок.

Осветительное устройство 30 (фиг.3) может содержать кремниевую монтажную подложку (не показана), имеющую сформированный на ней изолирующий слой 32, аналогичный слою на фиг.2b. Углубление С сформировано на монтажной подложке в виде одного элемента прямоугольной формы, имеющего одинаковую ширину. В отличие от обычного корпуса, углубление С в настоящем варианте осуществления изобретения содержит участок, где будут сформированы контактные площадки и проводящие полоски, а также область, где будут сформированы контактные столбики. Углубление в настоящем варианте осуществления изобретения сформировано путем объединения первого и второго углублений, первой и второй канавок и монтажного участка (фиг.2b). В описываемом варианте осуществления изобретения, поскольку первый и второй контактные столбики 33а и 33b, первая и вторая контактные площадки 35а и 35b, и проводящие полоски 34а и 34b также сформированы на компланарной нижней поверхности, проблема разрыва монтажной опоры, вызванная ступенями, может быть решена.

Согласно настоящему варианту осуществления изобретения отражающие слои 36 на противоположных боковых сторонах углубления С могут быть сформированы примыкающими к светодиоду 38. Таким образом, хотя корпус согласно данному варианту осуществления изобретения относительно мало улучшен с точки зрения увеличения эффективности светоизлучения, но он может быть изготовлен более простым способом.

Осветительное устройство 40 (фиг.4а и 4b) согласно настоящему варианту осуществления изобретения содержит монтажную подложку 41, имеющую главное углубление С. Углубление С предусмотрено как монтажный участок и имеет боковые стороны, отклоненные от вертикальной плоскости. Наклонные боковые стороны монтажного участка сформированы с отражающими пластинами 46 для увеличения эффективности излучения светодиода 28.

Первый и второй контактные столбики 43а и 43b сформированы на нижней поверхности монтажного участка, а светодиод 48 установлен на первом и втором контактных столбиках 43а и 43b таким образом, что соответствующие электроды (не показаны) диода 48 подсоединены к первому и второму контактным столбикам 43а и 43b посредством выводов 47а и 47b из припоя. Первая и вторая контактные площадки 45а и 45b сформированы на нижней поверхности первого и второго углублений D1 и D2 и подсоединены к внешней цепи. Как и в варианте, показанном на фиг.2b, первое и второе углублений D1 и D2 расположены на противоположных сторонах главного углубления С на монтажном участке. Первое и второе углубления D1 и D2 соединены с главным углублением С при помощи первой и второй канавок Р1 и Р2 и открыты со стороны контакта первого и второго углублений D1 и D2 с боковыми краями подложки 41 (фиг.4а). Хотя углубления D1 и D2 в настоящем варианте осуществления изобретения описаны как открытые со стороны контакта первого и второго углубления D1 и D2 с боковыми краями подложки, углубления могут быть выборочно открыты только с одного края в зависимости от схемы расположения монтажных проводников.

Настоящий вариант осуществления изобретения обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что область для отражающих слоев 46 может быть аналогична области, показанной на фиг.2b, в то же время обеспечивает простой процесс монтажа.

В настоящем варианте осуществления изобретения первое и второе углубления D1 и D2 и канавки Р12 и Р13 сформированы таким образом, чтобы иметь на монтажном участке такую же глубину, как и в главном углублении С1, что позволяет сформировать первую и вторую проводящие полоски 44а и 44b на плоской поверхности (фиг.4а). В результате разрыв монтажной опоры (в частности, проводящих полосок), вызванный ступенями, может быть наилучшим образом исключен.

Как следует из описания, согласно настоящему варианту осуществления изобретения, ступени уменьшены по высоте или убраны полностью с участка монтажной опоры посредством дополнительного травления на участке, где контактные площадки и проводящие полоски будут сформированы совместно с углублением, предусмотренным как монтажный участок и имеющим боковые стенки для формирования отражающих слоев, что позволяет получить высоконадежный светодиодный корпус, который может предупредить нежелательные разрывы монтажной опоры.

Следует понимать, что варианты осуществления изобретения и сопровождающие чертежи были описаны в иллюстративных целях и настоящее изобретение ограничено только в соответствии с последующей формулой изобретения.

Осветительное устройство содержит монтажную подложку, имеющую монтажный участок с боковыми стенками, первое и второе углубления, сформированные вокруг монтажного участка, и первую и вторую канавки, проходящие между монтажным участком и первым и вторым углублениями. Устройство включает также первый и второй контактные столбики, сформированные на нижней поверхности монтажного участка, первую и вторую контактные площадки, сформированные на нижней поверхности первого и второго углублений, первую и вторую проводящие полоски, сформированные вдоль нижней поверхности первой и второй канавок, и светодиод, установленный на монтажном участке так, что он подсоединен к первому и второму контактным столбикам. Конструкция осветительного устройства согласно изобретению позволяет повысить надежность за счет исключения разрыва проводящих полосок. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Осветительное устройство, содержащее

монтажную подложку, имеющую монтажный участок с боковыми стенками, отклоненными от вертикальной плоскости, первое и второе углубления, сформированные вокруг монтажного участка, и первую и вторую канавки, проходящие между монтажным участком и первым и вторым углублениями на верхней поверхности подложки,

первый и второй контактные столбики, сформированные на нижней поверхности монтажного участка,

первую и вторую контактные площадки, сформированные на нижней поверхности первого и второго углублений соответственно,

первую и вторую проводящие полоски, сформированные вдоль нижней поверхности первой и второй канавок для соединения первого и второго контактных столбиков и первой и второй контактных площадок соответственно,

светодиод, установленный на монтажном участке так, что он подсоединен к первому и второму контактным столбикам.