专利名称：基于发光二极管的发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于LED (基于发光二极管)的发光装置，且特定来说涉及LED线接合。
背景技术：
由于高亮度“白色LED”的较长的预期操作寿命(>50，000小时)及较高发光效率(每瓦特70流明及更高)，高亮度“白色LED”越来越多地用于代替常规荧光光源、小型荧光光源及白炽光源。白色发光LED( “白色LED”)为相对较新的创新且直到开发在电磁谱的蓝色/紫外线部分中发射的LED为止，开发基于LED的白色光源才变得实际。例如，如在US 5，998，925中所教示，白色LED包含一种或一种以上磷光体材料，即光致发光材料，其吸收由LED发出的辐射的一部分且重新发出不同色彩(波长)的辐射。通常，LED芯片产生蓝光且所述磷光体材料吸收所述蓝光的一定百分比且重新发出黄光或绿光与红光、绿光与黄光或黄光与红光的组合。由LED产生的蓝光的部分(其未被磷光体材料吸收)与由所述磷光体材料发出的光组合提供了对人眼呈现为几乎白色的光。基于LED的白色发光装置的实例是在共同待决第US 2009/0294780号美国专利公开案(2009年12月3日公开)中描述且展示在图1中。参考图1，装置10包括陶瓷封装12 (比如，低温共烧陶瓷(LTCC))，其具有九个圆形槽(腔室)14的阵列(图1展示以3行乘3列正方形阵列布置的九个槽的阵列)，其中每一槽14经配置以容置相应LED裸片(芯片)16，通常为基于蓝色发光氮化镓(GaN)的LED裸片。槽14的壁为倾斜的且可包含反射表面(比如，银或铝的金属化层)，使得每一槽14包括用于增加来自装置的光发射的反射器杯。封装12为多层结构且并入经配置以按期望配置互连LED裸片16的导电轨18的图案。导电轨18经配置使得其一部分延伸到槽中以在槽14底上提供一对电极垫20以供电连接到相应LED裸片16。在封装12的下部面上，提供用于将装置10电连接到电源的一个或一个以上焊接垫22。焊接垫22通过导电通孔24连接到导电轨18。每一 LED裸片16通过焊接或使用导热粘合剂而与安装垫26热连通地安装在槽底上。LED裸片16上的阳极电极及阴极电极28通过接合线30连接到槽底上的相应电极垫20。每一槽14是用载有粉末状磷光体材料(未展示)的透光聚合物材料32 (通常为硅酮)填充(灌注)。通常，如图1所示，过填充每一槽以使得透光材料形成圆顶形(通常为半球状)囊封。发明者已发现，现存基于LED的发光装置的问题在于接合线在装置的热循环期间可能发生故障。本发明致力于至少部分减轻现存装置的问题。
发明内容
本发明的实施例涉及基于LED的发光装置，其中用于连接LED裸片的接合线包含钩状末端部分使得接合线在自身上回绕成环。所述钩状部分减少了归因于由接合线与透光材料(接合线及LED裸片通常是囊封于其中)的热膨胀系数的差异引起的疲劳的接合线故障。根据本发明，一种发光装置包括衬底；至少一个LED裸片，其经安装到所述衬底；至少一个接合线，其电连接所述LED裸片；及透光材料，其囊封所述至少一个LED裸片及至少一个接合线；其中所述至少一个接合线具有在自身上回绕成环的钩状部分。所述钩状部分优选地在所述LED裸片上方延伸至少0. 2毫米的距离。所述钩状部分可为大体上半圆形式且优选具有至少0.1毫米的半径。接合线可具有类似于“拐杖糖(candy cane) ”的形状。所述衬底可包括具有腔室的封装，所述至少一个LED裸片安装在所述腔室中。或者，所述LED裸片可安装在大体上平坦衬底(比如，金属芯体印刷电路板)的面上。根据本发明的进一步方面，一种发光装置包括至少一个LED裸片，所述LED裸片通过具有在自身上回绕成环的钩状部分的接合线而电连接。
为更好地理解本发明，现将参考附图，仅经由实例描述根据本发明的LED接合线及基于LED的发光装置，附图中
图1是如先前描述的已知白色LED的截面视图2是已知LED接合线的示意图3是又一已知的LED接合线的示意图4是根据本发明的实施例的LED接合线的示意图5是根据本发明的基于LED的发光装置的截面视图；及
图6是根据本发明的另一实施例的基于LED的发光装置的截面视图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及基于LED的发光装置，其中用于电连接LED裸片的接合线包
含钩状末端部分，使得接合线在连接到所述LED裸片之前在自身上回绕成环。已发现，所述钩状部分减少了因接合线与透光材料(接合线及LED裸片通常被囊封于其中)的热膨胀系数的差异所引起的疲劳所致的接合线故障。 在整个此专利说明书中，相同参考数字用于表示相同部件。图2是用于将LED裸片16的电极接触件(阳极、阴极)28电连接到封装的电接触件20的已知接合线30的示意图。通常，接合线30包括金或金合金，且具有能够通过超音波焊接使接合线附接到电极接触件的球形末端。在焊接过程中，球形末端34逐渐被压缩且如图中所示为扁球体形式。接合线30弯曲36远离电极接触件28而朝向接触件20。基于LED的发光装置经受的一种测试为快速热冲击(RTS)测试，其中装置在高Th设定温度与低 Υ设定温度之间快速循环。例如，装置可被加热到高设定温度Th=150° C且维持在此温度达(例如)30分钟的设定周期。接着使装置快速(10秒)冷却到低设定温度IY=-45°C且维持在此温度达相同设定周期(30分钟)。多次循环重复此过程以检查装置的故障。表I给出使用图2的接合线的基于LED的发光装置的故障装置比例(百分比)对温度循环次数。RTS测试是针对设定温度Th=150° C及 γ=-40° C和5分钟的设定时间周期。如从表中可见，在300次温度循环后，恰好超过50%的装置发生故障，且在500次温度循环后，90%的装置发生故障。图3是用于将LED裸片16电连接到封装的接触件20的另一已知接合线布置30的示意图。在此布置中，接合线30包含通过笔直部分42连接的两个弯部38、40，其中最接近LED裸片的弯部38为直角肘形件且另一弯部40为约45°。表I还给出使用图3的接合线的装置的故障装置百分比值对温度循环次数。如从表中可见，在200次温度循环后，100%的装置发生故障。发明者已发现，装置的故障起因于其中接合线30被连接到LED裸片及封装接触件 20的区域44、46中的接合线30的故障。据信，接合线的故障起因于接合线30、透光囊封材料32及封装材料的热膨胀系数(CTE)的较大差异。例如，接合线通常为金或金合金且具有小于25ppm的CTE，而封装(其可为LTCC)具有小于50ppm的CTE。相比之下，透光囊封材料34 (其通常包括硅酮或环氧树脂)具有大于150ppm的CTE。由于CTE的微分差异，透光囊封在热循环期间对接合线施加力(提拉)，从而导致接合线疲劳且最终发生故障。在图2及图3中，箭头48指示用于大体上半球状囊封的接合线上的净力的大体方向。图4是根据本发明的实施例的LED接合线30的示意图。根据本发明，接合线30包含半圆钩状(成环)末端部分50，其经配置使得所述接合线在连接到LED裸片之前在自身上回绕成环。接合线30的形状类似于牧羊钩(曲柄杖)或“拐杖糖”。钩状末端部分50可在方向48上弹性变形，从而容许接合线变形(压缩及膨胀)且因此减少接合线在热循环期间的疲劳及潜在故障。如从表I中可见，在600次温度循环后，并入本发明的接合线的装置未发生故障。在700次温度循环后，21%的装置发生故障，且在800次循环后，50%的装置发生故障。为使接合线可耐受的变形量值最大化，成环部分50经配置以具有实用上大的半径r且很大程度上由封装布置的物理约束条件决定。例如，图5是根据本发明的实施例的基于LED的发光装置，其中每一腔室14具有深度d O. 5毫米，而LED裸片具有约等于O. 15毫米的深度，从而在LED裸片的顶部与封装的顶面之间剩余约等于O. 35毫米。为允许透光材料32的可能收缩并且确保当腔室被填充平时接合线被完全囊封，LED裸片的表面上方的环的高度h通常被选择为h O. 22毫米。此对应于半径r O.1毫米的成环部分。图6是根据本发明的实施例的基于LED的发光装置，其中LED裸片16安装在金属芯体印刷电路板(MCPCB)52上。如已知，MCPCB包括分层结构，其由金属芯体基座54(通常为铝)、一个或一个以上导热/电绝缘电介质层56及用于以期望电路配置电连接LED裸片16的一个或一个以上铜电路层58组成。框架60(例如，圆环形陶瓷或金属框架)安装到MCPCB52且经配置以围绕LED裸片16且界定单浅槽14。槽14可用透光材料32 (通常为硅酮材料)填充以完全囊封LED裸片16及接合线30。应了解，根据本发明的基于LED的发光装置不限于所描述的示范性实施例，且可在本发明的范围内作出变动。例如，虽然接合线已描述为用于将LED裸片电连接到电接触件(其为封装的部分)，但本发明的接合线也可用于互连LED裸片。表I
权利要求
1.一种发光装置，其包括衬底；至少一个LED裸片，其安装到所述衬底；至少一个接合线，其电连接所述LED裸片；及透光材料，其囊封所述至少一个LED裸片及所述至少一个接合线；其中所述至少一个接合线具有在自身上回绕成环的钩状部分。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述钩状部分在所述LED裸片上方延伸至少O.2 毫米的距离。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述钩状部分为大体上半圆形式。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述钩状部分具有至少O.1毫米的半径。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个接合线为“拐杖糖”形状。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述衬底包括具有腔室的封装，所述至少一个LED 裸片安装在所述腔室中。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述衬底包括金属芯体印刷电路板。
8.一种发光装置，其包括至少一个LED裸片，其通过具有在自身上回绕成环的钩状部分的接合线而电连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述钩状部分在所述LED裸片上方延伸至少O.2 毫米的距离。
10.根据权利要求8所述的装置，其中所述钩状部分为大体上半圆形式。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述钩状部分具有至少O.1毫米的半径。
全文摘要
本发明揭示一种基于发光二极管的发光装置，其包括衬底；至少一个LED裸片，其安装到所述衬底；至少一个接合线，其电连接所述LED裸片；及透光材料(硅酮)，其囊封所述至少一个LED裸片及所述至少一个接合线。所述至少一个接合线具有在自身上回绕成环的钩状部分。
文档编号H01L33/00GK103026509SQ201180035864
公开日2013年4月3日 申请日期2011年7月25日 优先权日2010年7月26日
发明者李依群, 查尔斯·欧文·爱德华, 黄志伟, 刘安炫 申请人:英特曼帝克司公司