СВЕТОДИОДНЫЙ ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК H01L33/36 

Предлагаемое устройство относится к полупроводниковой технике, в частности к светодиодным источникам светового излучения, и может быть применено как источник энергетически эффективного излучения для освещения, создания направленного источника света, для сигнализации, индикации.

Известен светодиод [1], имеющий светоизлучающий кристалл и теплоотводящее основание, на котором расположены контактные опоры различной высоты с контактными площадками, к которым методом распайки или термокомпрессии присоединены контактные площадки светоизлучающего кристалла. В данном устройстве достижения малого теплового сопротивления соединения светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания применяется компоновка «перевернутый кристалл» («flip-chip»). Ее суть состоит в монтаже перевернутого светоизлучающего кристалла с контактными площадками на теплоотводящее основание с электрически изолированными контактными площадками методом пайки, термокомпрессии или с использованием токопроводящего клея. При этом относительно высокое механическое давление, прикладываемое при сборке к светоизлучающему кристаллу, ограничивает его минимальную толщину, что в свою очередь приводит к снижению его внешнего квантового выхода излучаемых фотонов, т.е. снижению эффективности излучения света устройством.

Известен светодиод, описанный в патенте [2], предусматривающий соединение контактных площадок светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания токопроводящим клеем, расположенным только между соответствующими контактными площадками. Сборка данного устройства требует применения пружинящих шарообразных опор, трудно реализуемых в массовой технологии. Применяемые в микросхемах шаровидные контакты не могут выполнять роль пружинящих шарообразных опор, так как их упругость совершенно недостаточна. Основанием для создания данной технологии является следующее свойство применяемых токопроводящих клеев: их затруднительно наносить столь тонким слоем, при котором исключается попадание токопроводящего клея на боковую поверхность оптимально утоненного кристалла при соединении контактных площадок кристалла и теплоотводящего основания через данный слой клея.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению и принятым в качестве прототипа является светодиодный источник излучения [3], состоящий из светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания с контактными площадками, соединяемыми по методу перевернутого кристалла токопроводящим клеем, в который погружен светоизлучающий кристалл.

Существенным недостатком данного устройства является погружение торцов светоизлучающего кристалла в токопроводящий клей и, как следствие, попадание токопроводящего клея на незащищенные боковые поверхности светоизлучающего кристалла, что приводит к шунтированию излучающего перехода светоизлучающего кристалла через токопроводящий клей и, следовательно, снижению энергетической эффективности вплоть до нарушения работоспособности. Для устранения этого явления необходимо в данном устройстве использовать светоизлучающий кристалл с электрически изолированными торцами, что трудно реализуемо в групповой технологии, так как изоляция торцов должна выполняться для отдельных разрезанных светоизлучающих кристаллов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является исключение шунтирования токопроводящим клеем незащищенных боковых поверхностей светоизлучающего кристалла и, как следствие этого, обеспечение высокой энергетической эффективности функционирующего предлагаемого светодиодного источника излучения, а также снижение доли брака при серийном производстве предлагаемого устройства.

Для достижения технического результата предлагается светодиодный источник излучения, состоящий из светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, контактные площадки которых сопряжены между собой посредством токопроводящего клея, отличающиеся тем, что в промежутке между соответствующими контактными площадками светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, заполненном токопроводящим клеем, вмонтированы не менее трех дугообразных проволочных опор, при этом основания опор жестко закреплены с любой из контактных площадок. Технический результат достигается тем что дугообразные проволочные опоры обеспечивают при сборке устройства расположение токопроводящего клея только между контактными площадками светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания и не позволяют опускаться светоизлучающему кристаллу, вытесняя токопроводящий клей к торцам светоизлучающего кристалла. При монтаже светоизлучающего кристалла на теплоотводящее основание токопроводящий клей наносится только в области контактных площадок.

Предлагаемый светодиодный источник излучения представлен на фиг.1. Источником излучения является светоизлучающий кристалл 1 с контактными площадками 2. Контактные площадки 2 соединены теплотокопроводящим клеем 3 с контактными площадками 4 теплоотводящего основания 5, на которые термокомпрессионной сваркой приварены основания 6 дугообразных проволочных опор 7. В общем случае дугообразные проволочные опоры 7 изготавливаются с различной высотой H_опора1, H_опора2 над контактными площадками 4, что позволяет обеспечить параллельность плоскости контактных площадок светоизлучающего кристалла 1 и теплоотводящего основания 5. В токопроводящий клей 3 погружены дугообразные проволочные опоры 7.

Дугообразные проволочные опоры 7 могут быть выполнены из того же материала, что и контактные площадки 2 и 4, из золотой проволоки или из алюминиевой проволоки и присоединены к контактным площадкам термокомпрессионной сваркой.

Предлагаемый светодиодный источник излучения функционирует следующим образом. При подаче напряжения на контактные площадки теплоотводящего основания оно через слой токопроводящего клея, обладающий также высокой теплопроводностью, поступает на контактные площадки светоизлучающего кристалла. В нем происходит излучение фотонов, сопровождающееся выделением тепла, которое через токопроводящий клей и дугообразные проволочные опоры, вмонтированные между контактными площадками светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, поступает в теплоотводящее основание. Дугообразные проволочные опоры, выполненные из золота или алюминия, уменьшают тепловое сопротивление промежутка между контактными площадками, заполненного токопроводящим клеем.

При исполнении светодиодного источника излучения с дугообразными проволочными опорами, вмонтированными между контактными площадками светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, исключается попадание токопроводящего клея на незащищенные боковые поверхности светоизлучающего кристалла, приводящее к шунтированию незащищенных боковых поверхностей светоизлучающего кристалла.

Список литературы

1. Патент US 2009/0321778 A1.

2. Патент US 7052935 B2.

3. Патент CN 101640245.

Изобретение может быть использовано как источник энергетически эффективного излучения для освещения, направленного источника света, в сигнализации и индикации. Светодиодный источник излучения состоит из светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, контактные площадки которых сопряжены между собой посредством токопроводящего клея. Согласно изобретению в промежутке между соответствующими контактными площадками светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, заполненном токопроводящим клеем, вмонтированы не менее трех дугообразных проволочных опор, при этом основания опор жестко закреплены с любой из контактных площадок. Изобретение исключает шунтирование токопроводящим клеем незащищенных боковых поверхностей светоизлучающего кристалла и, как следствие этого, обеспечивает высокую энергетическую эффективность светодиодного источника излучения, а также снижение доли брака при серийном производстве. 1 ил.

Светодиодный источник излучения, состоящий из светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, контактные площадки которых сопряжены между собой посредством токопроводящего клея, отличающийся тем, что в промежутке между соответствующими контактными площадками светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, заполненном токопроводящим клеем, вмонтированы не менее трех дугообразных проволочных опор, при этом основания опор жестко закреплены с любой из контактных площадок.