Led封装及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED( “发光二极管”)封装，其包含具有顶侧和底侧的衬底和至少一个LED管芯，该衬底具有在底侧上设置的用于给至少一个LED管芯供电的电路，该至少一个LED管芯包含发光的顶表面和呈现用于电气连接的至少两个分隔的接触区域的底表面，并且该底表面与该衬底底侧面对相同的方向。
[0002]此外，本发明涉及用于制造LED ( “发光二极管”)封装的方法，该LED ( “发光二极管”)封装包含至少一个LED管芯，该至少一个LED管芯具有发光的顶表面和呈现用于电气连接的至少两个分隔的接触区域的底表面。
【背景技术】
[0003]LED( “发光二极管”)封装形成用于制造基于LED的光源的基础，并且包含至少一个LED管芯(或芯片)和衬底，该LED管芯被固定到该衬底并且该衬底通常为透明且导热的。此外，如透镜的光学元件为LED封装的部分。
[0004]衬底通常包含电路，该电路用于能使用电源给LED管芯供电。因此，LED管芯必须被电气连接到电路。提供该电气连接的通常方式为使用线结合，即，通常由铝、铜或金制成的线，其一端被焊接到LED管芯的接触区域(阳极或阴极)并且另一端被焊接到电路。如果发光二极管用于指示的目的，整个结构然后被包封在环氧化合物中，其包括用于转换通过LED管芯发出的光的颜色的附加发光材料。
[0005]将结合线焊接到LED电极的所在的点在这样的结构中为机械最弱的要素。而且，在每个芯片上单独地使用复杂且昂贵的设备的辅助执行焊接工序。这是耗时的并且成本密集的。
[0006]本发明的目的为克服这些局限性。特别地，本发明的目的为提供具有在LED管芯与电路之间的机械坚固的电气连接的LED封装。而且，本发明的目的为提供具有在LED管芯与电路之间的电气连接的LDE封装，该电气连接在批量生产中同时被制造，从而节省时间和成本。最后，本发明的目的也为通过导致最佳散热而提高LED封装的效率。
【发明内容】
[0007]根据本发明，在LED ( “发光二极管”)管芯与LED封装的电路之间的机械坚固的电气连接，可以通过由导电材料的膜组成的接触电极而实现。这些接触电极允许批量加工生产，即，同时可以制造基本上所有的电极接触，所述电极接触在每个LED管芯的底表面上的至少两个分隔的接触区域与位于衬底的底侧上的电路之间。
[0008]作为用于这种接触电极制造的先决条件，所述LED管芯必须被设置在所述衬底中而不是在所述衬底上。这反过来允许所述LED底表面与所述衬底底侧相对准一理想地，所述LED底表面为平面并且与所述衬底底侧齐平，所述衬底底侧也为平面，优选地-并且可以制造或多或少的平面接触电极。依赖所述LED底表面和所述衬底底侧对准的程度如何，所述接触电极偏离完美地平面形状并且在垂直于所述衬底底侧的方向上呈现特定形状。后者是这种情况，特别地，如果所述LED管芯仅部分地被设置在所述衬底中，并且其底表面略微突出在所述衬底底侧以上。
[0009]每个LED管芯从顶表面发射光。取决于如何在所述衬底中设置所述LED管芯，所述发射的光必须通过所述衬底的部分并在衬底顶层处离开所述衬底。在后者的情况下，所述衬底不能是不透明的。除了这个条件之外，当然，也可在所述衬底顶侧上设置电路。
[0010]因此，提供一种LED( “发光二极管”)封装，所述LED封装包含具有顶侧和底侧的衬底和至少一个LED管芯，所述衬底具有在其底侧上设置的用于给至少一个LED管芯供电的电路，所述至少一个LED管芯包含发光的顶表面和呈现用于电气连接的至少两个分隔的接触区域的底表面，并且所述底表面与所述衬底底侧面对相同方向，并且根据本发明，在所述衬底中至少部分地设置所述至少一个LED管芯，并且，其中，通过由导电材料的膜组成的接触电极将所述至少两个接触区域的至少一个电气连接到所述电路。
[0011]以高度经济的方式制造所述LED封装，如果所述至少一个LED管芯准确地包含两个接触区域，一个为阳极而另一个为阴极，并且通过由导电材料的膜组成的接触电极，将所述至少一个LED管芯的每个接触区域连接到所述电路。在优选的实施例中，所述LED封装的每个LED管芯准确地包含两个接触区域-一个为阳极而另一个为阴极-它们通过接触电极连接到所述电路，每个所述接触电极由导电材料的膜组成。
[0012]类似地，提供一种用于制造LED ( “发光二极管”)封装的方法，所述LED封装包含至少一个LED管芯，所述至少一个LED管芯具有发光的顶表面和呈现用于电气连接的至少两个分隔的接触区域的底表面，并且根据本发明，所述方法包含下面的步骤:
[0013]-在衬底中设置所述至少一个LED管芯，其中所述底表面与衬底底侧面对相同的方向；
[0014]-沉积导电材料的膜，因而形成用于将所述至少两个接触区域电气连接到在所述衬底底侧上的电路的接触电极。
[0015]以这种方式，同时形成所有接触电极。被对准而与平面衬底底侧齐平的平面LED底表面，即，所述LED底表面与所述衬底底侧共面，对于所述批量生产为有利的。
[0016]注意到，在所述衬底底侧上，所述接触电极构成部分电路或甚至所述整个电路。这意味着，与形成所述接触电极同时也形成电路。
[0017]通常，即使每个所述LED管芯包含多于两个接触区域，所述方法包含每个LED管芯的仅两个接触区域的所述连接。相应地，根据本发明的所述方法的优选实施例中，提供同时形成用于每个LED管芯的两个接触区域的所述接触电极。
[0018]形成一个接触电极的每个膜为连续的，S卩，导电的。而且，每个膜由几个层组成。在根据本发明的所述LED封装的优选实施例中，提供形成所述各自的接触电极的导电材料的所述膜由诸如铬、铜、铝或镍的金属的单层或多层组成。原则上，具有不同金属的层的所述顺序可以为被任意选择的。
[0019]然而，所述导电材料的膜不必为金属的单层或多层。代替地，在根据本发明的所述LED封装的另一优选实施例中，提供形成所述各自的接触电极的所述的导电材料膜由固化导电膏组成，优选地，由干燥导电墨或导电聚合物的干燥溶液组成。
[0020]如上文所写，如果所述LED底表面为与所述衬底底侧共面，对于平面的接触电极的所述制造为有利的。实际上，在所述LED底表面与所述衬底底侧之间的不多于5度的倾斜为可容忍的。而且，50 μ m的对准公差，优选10 μ m是可接受的，其中沿垂直于所述衬底底侧的方向在所述衬底底侧与所述LED底表面之间测量所述对准公差。相应地，在根据本发明的所述LED封装的优选实施例中，提供所述至少一个LED管芯的所述底表面与所述衬底底侧共面，具有50 μ m，优选地10 μ m的对准公差。
[0021]可以以不同方式在所述衬底中设置所述LED管芯。例如，在所述衬底的凹陷和孔中均设置LED管芯。因此，“凹陷”构成所述衬底的死端孔，“孔”构成所述衬底的通孔。因而，在根据本发明的所述LED封装的优选实施例中，提供在包含内表面的所述衬底的各自的凹陷中设置所述至少一个LED管芯，或在包含内表面的所述衬底的各自的孔中。通过所述衬底底侧划定所述各自衬底凹陷的所述内表面的界限，通过所述衬底底侧和所述衬底顶侧划定所述各自衬底孔的所述内表面的界限。
[0022]为了分别提高热传导和耗散，在根据本发明的所述LED封装的优选实施例中，提供所述衬底的各自孔的所述内表面的部分被涂覆有例如铜的金属。基本上所述各自衬底孔的所述整个内表面，除了所述内表面附着到所述衬底底侧的小缘之外，被涂覆有金属，为了阻止电气短路。提高的热耗散改进所述LED封装的所述效率。而且，所述衬底顶侧也可为金属涂覆的，为了进一步分别提高热传导和耗散以及LED封装效率。
[0023]为了在其各自衬底凹陷或孔中固定每个LED管芯，使用化合物填充在每个LED管芯与所述各自的衬底凹陷或孔的所述内表面之间的体积。因此，在根据本发明的所述LED封装的优选实施例中，提供通过化合物在所述各自凹陷或所述各自孔中固定所述至少一个LED管芯，所述化合物被定位在所述至少一个LED管芯与所述内表面之间，所述化合物为诸如丙稀酸醋、娃氧烧或环氧树脂(epoxy)的聚合物化合物。当然，所述化合物也可为若干材料的混合物。例如，诸如硅氧烷的所述化合物包含发光材料(荧光粉)，以便转换通过所述LED管芯发出的所述光的所述颜色。至少在这种情况下，所述化合物必须为透明的，即，所述化合物不能是不透明的。
[0024]在各自衬底