專利名稱：發(fā)光二極管單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(LED)單元，更具體地，涉及被配置成具有高發(fā)光效率、良好的熱釋放特性、耐久性以及簡單的和容易組裝的結(jié)構(gòu)的LED單元。
背景技術(shù)：
近年來，有明顯的趨勢開發(fā)越來越高輸出的LED，以供用于各種各樣的設(shè)備，諸如OA儀器、用于汽車儀器的指示燈、用于交通信號的指示燈、前燈等等。然而，增加由LED單元發(fā)出的光的量也增加LED芯片內(nèi)生成的熱量，導致降低LED單元的發(fā)光效率。而且，包括樹脂反射器以增強從LED芯片發(fā)射的光的反射效率的LED單元具有低的反射效率，因為反射器由于在LED單元內(nèi)溫度的顯著上升而被劣化。而且，如果LED芯片被安裝在金屬底座上，會出現(xiàn)LED芯片變?yōu)榕c底座分離開的問題。所以，已提出可以改進熱釋放特性以及可以防止由反射器的發(fā)熱引起的劣化和由發(fā)熱引起的LED芯片與底座的分離的LED單元(參閱日本專利公開第2005-136137號，p.4，圖1)。
圖5和6顯示在日本專利公開第2005-136137號中公開的LED單元。
LED單元包括底座1、被附著到底座1的外殼2、在底座1上被支撐的LED芯片3和透鏡部分4，該透鏡部分被布置在LED芯片3上方并被附著到外殼2，如圖5和6所示。
外殼包括中心孔2a，底座1被插入在其中，以及包括凹入部分2b，它包括延續(xù)到中心孔2a的傾斜表面，以及具有矩形外形。諸如鍍銀以反射從LED芯片3發(fā)射的光的表面處理被施加到凹入部分2b的表面。其中均由導電膜形成的第一電極5和第二電極6被布置在底座1的上表面。第一和第二電極5和6通過絕緣粘接劑被粘附到底座1。第一引線7的末端部分7a被連接到第一電極5，第二引線8的末端部分8a被連接到第二電極6(見圖6)。
第一和第二引線7和8通過諸如低熔點玻璃的絕緣粘接劑被粘附到外殼2。
LED芯片3被安裝在第一電極5上并通過諸如銀膏的導電粘接劑被粘附到第一電極5，由此允許LED芯片3的下表面電極通過第一電極5被電連接到第一引線7。另一方面，LED芯片3的上表面電極通過接合線9被電連接到第二電極6。
如上所述，在如圖5和6所示的LED單元中，LED芯片3被布置在第一電極5上，并且從LED芯片3發(fā)射的光在凹入部分2b的傾斜表面上被反射。
然而，在上述的LED單元中，因為LED芯片3被布置在第一電極5上，出現(xiàn)下面的問題，即，很難把LED芯片3的熱量通過底座1釋放到外部，并且其上施加鍍銀處理的凹入部分2b的表面接收來自LED芯片的相對大量的直接的熱量因而可能被氧化或硫化，這導致表面的反射效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠把來自LED芯片的熱量快速釋放到外部、容易組裝的、以及實現(xiàn)高的發(fā)光效率和長期穩(wěn)定性能的發(fā)光二極管(LED)單元。
為了達到以上目的，按照本發(fā)明的一個實施例的發(fā)光二極管包括由具有高導熱率的材料制成的底座和布置在該底座上的印刷電路板。
印刷電路板包括預定的導電圖案和穿過該印刷電路板的開孔。至少一個LED芯片被布置在底座上在印刷電路板的開孔內(nèi)，并被連接到導電圖案。透鏡部件被布置在印刷電路板上以覆蓋LED芯片。透鏡部件包括至少兩個密封樹脂注入孔，以便把密封樹脂注入到在被布置在底座的LED芯片與透鏡部件之間所提供的空間中。
在上述的結(jié)構(gòu)中，密封樹脂通過注入孔被注入到在透鏡部件與LED芯片之間的空間，以便密封LED芯片。
在一個實施例中，底座由具有高的熱傳導率的材料例如被陽極氧化的鋁板制成。


圖1是顯示按照本發(fā)明的LED單元的第一實施例的平面圖。
圖2是圖1的立面圖。
圖3是沿圖1的A-A線取的截面圖。
圖4是顯示按照本發(fā)明的LED單元的第二實施例的截面圖。
圖5顯示傳統(tǒng)的LED單元的截面圖。
圖6是圖5的頂部平面圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1到3顯示按照本發(fā)明的LED單元的第一實施例。
在第一實施例中的LED單元包括底座100，例如具有通常為矩形的外形(見圖1和2)。底座100由具有高的熱傳導率的材料例如被陽極氧化鋁板制成。
具有總體上與底座100相同形狀的印刷電路板101被布置在底座100的上表面上。印刷電路板101包括被形成在其上表面上的預定導電圖案102(見圖1和3)。導電圖案102包括被布置在例如矩形印刷電路板101的四個邊上的多個圖案區(qū)域103。多個與它們各自的圖案區(qū)域103接觸的通孔電極104被提供在印刷電路板101的外邊緣(見圖1)。
穿過印刷電路板101的開孔101a被提供在印刷電路板101的大體的中心部分(見圖3)。
至少一個LED(發(fā)光二極管)芯片113被安裝在底座100上(見圖3)。在所說明的實施例中，兩個LED芯片113被附著到底座100，如圖3所示。
如圖3所示，每個LED芯片113被安裝在底座100上印刷電路板101的開孔101a內(nèi)，并且通過例如透明粘膏，在一種情形下通過硅管芯鍵合膏，被管芯鍵合到底座100。在LED芯片113被管芯鍵合到底座100后，每個LED芯片113的上部電極通過接合線，例如金線110，被電連接到提供在印刷電路板101上的導電圖案102。
透鏡部件105被布置成覆蓋LED芯片113并被附著到印刷電路板101的上表面。透鏡部件105包括具有凹入部分106a的外殼106，其被配置成覆蓋LED芯片113以及被提供在凹入部分106a的反面的、外殼106的外表面上的透鏡部分107。在所說明的實施例中，外殼106和透鏡部分107被整體地形成。透鏡部分107具有預定的曲率。外殼106以使得凹入部分106a的內(nèi)表面被布置成面對每個LED芯片113的發(fā)射面的方式被安裝在印刷電路板101上(見圖3)。
在這種情形下，外殼106的周圍邊緣部分的某些部分最好被布置在印刷電路板101的不提供導電圖案102的部分上，例如印刷電路板101的四個拐角的拐角部分100b(見圖1)。這里，具有總體上與導電圖案102的厚度相同的厚度的保護膜優(yōu)選地被提供在印刷電路板101的每個拐角部分，與透鏡部件105接觸。在印刷電路板101上提供具有總體上與導電圖案102的厚度相同的厚度的保護膜意味著，保護膜的表面和導電圖案102的表面被設(shè)置成均勻的水平，因而允許透鏡部件105穩(wěn)定地附著到印刷電路板101。
而且，最好使用UV硬化粘接劑等把透鏡部件105粘接到印刷電路板101。
當透鏡部件105被粘附到印刷電路板101時，在外殼106與底座100之間形成一個空間108(見圖3)。
透鏡部件105最好由硅型樹脂制成，并具有至少兩個(在本例中有四個)樹脂注入孔106c，這些孔被提供在外殼106的外部周圍部分(見圖1和3)。
適當?shù)臉渲ㄟ^樹脂注入孔106c被注入到空間108以形成密封樹脂109并密封LED芯片113。
最好使用從軟橡膠硅樹脂和凝膠型硅樹脂中選擇的一種硅樹脂作為用來密封安裝在底座100上的LED芯片113的密封樹脂109。如果硅樹脂在其中包含熒光材料或擴散材料，則它提供針對在紫外線區(qū)域中造成的劣化的較好保護。
再者，由氧化引起的底座100的表面腐蝕通過對鋁板進行陽極氧化而被防止，以及通過在陽極氧化的鋁表面的頂部上形成另外的多層覆膜可以實現(xiàn)高的反射率。此外，按照本發(fā)明的底座100可由涂覆有鋁的銅板制成，代替經(jīng)受陽極氧化的鋁板。另外，最好對涂覆有鋁的銅板進行陽極氧化。而且，可以使用包含氧化鈦的白色粘膏而不是透明粘膏，來把LED芯片113粘附到底座100。
接著描述具有上述的結(jié)構(gòu)的LED單元的操作。
在第一實施例中，從LED芯片113發(fā)射的光通過密封樹脂109到達透鏡部件105，并由透鏡部件105的透鏡部分107收集，以被發(fā)射到LED單元的外面。
這里，因為被配置成其上安裝LED芯片113的底座100由陽極氧化鋁板或涂覆有鋁的銅板組成，所以該底座具有良好的抗腐蝕特性。此外，因為從LED芯片113釋放的熱量直接傳送到底座100，所以可以由底座100實現(xiàn)快速熱釋放。
而且，因為LED芯片113和密封樹脂109整個地由透鏡部件105覆蓋，所以可使用軟橡膠型硅樹脂用于密封樹脂109。以這種方式使用軟密封樹脂意味著密封樹脂的內(nèi)部應(yīng)力可被釋放以及可以實現(xiàn)高的溫度循環(huán)特性。
再者，因為具有高的透濕性的硅樹脂被用于密封樹脂109和透鏡部件105，并且樹脂中幾乎所有的水分在預熱回流蒸發(fā)期間被去除，所以在峰值溫度時很難發(fā)生蒸汽噴發(fā)并增強了抗吸濕回流特性。
另外，因為密封樹脂109通過樹脂注入孔106c被注入，可保持注入樹脂量為固定水平以及容易達到密封樹脂的成形。特別地，如果注入的樹脂是白色，則減小了熒光材料或擴散材料中的變化。
圖4顯示按照本發(fā)明的LED單元的第二實施例。
第二實施例的LED單元與第一實施例的LED單元的差別在于包括底面201和從底面的周圍向上延伸的傾斜面202的凹入部分200被提供在底座100的安裝部分中，用于在其中安裝LED芯片113。
傾斜面202被配置成反射從LED芯片113發(fā)射的光以及把反射光引導到透鏡部件105。
在該第二實施例中，包括凹入部分200的底座100的上表面被陽極氧化，以及用來增加反射率的多層涂覆膜優(yōu)選地被施加到陽極氧化鋁表面的頂部。當多層涂覆膜這樣地被提供時，凹入部分200實現(xiàn)高的反射特性，該特性可在較長的時間間隔內(nèi)被保持。
另外，在第二實施例中，包含氧化鈦的白色粘膏被用來把LED芯片113以與第一實施例相同的方式粘附到底座100，這增強導熱率和熱釋放特性。
因為用于在其上安裝LED芯片113的底座100由陽極氧化鋁板或涂覆有鋁的銅板組成，所以底座100具有良好的抗腐蝕特性。
再者，在第二實施例中，用包含氧化鈦的白色粘膏把LED芯片113粘附到底座100使得導熱率和熱釋放增強，以及減小了反射杯的光反射性的變化。
如上所述，在第一和第二實施例的每個實施例的LED單元中，因為用于在其上安裝LED芯片的底座由具有陽極氧化的鋁表面的鋁板或涂覆有鋁的銅板組成，所以LED單元具有良好的腐蝕特性。另外，因為LED芯片被附著到底座，所以LED芯片的熱量直接傳送到底座，從而可預期快速的熱釋放。
因為包括傾斜反射面的凹入部分被形成在用于在其中安裝LED芯片的底座上，所以從LED芯片發(fā)射的光可以在凹入部分中被有效地反射。另外，因為多層涂覆膜被形成在底座的陽極氧化的鋁表面上，所以凹入部分的反射效率可被進一步增強。
雖然已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本發(fā)明并不限于這些實施例，應(yīng)當指出，可以對于這些實施例作出各種修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管單元，包括由具有高導熱率的材料制成的底座；被布置在底座上的印刷電路板，其包括預定的導電圖案和開孔；至少一個發(fā)光二極管芯片，其被布置在底座上在印刷電路板的開孔內(nèi)并被電連接到導電圖案；以及包括至少兩個密封樹脂注入孔的透鏡部件，其被配置成覆蓋發(fā)光二極管芯片以及被附著到印刷電路板，以形成發(fā)光二極管芯片與透鏡部件之間的空間。
2.按照權(quán)利要求1的發(fā)光二極管單元，還包括填充發(fā)光二極管芯片與透鏡部件之間的空間的密封樹脂。
3.按照權(quán)利要求1的發(fā)光二極管單元，其中透鏡部件包括被附著到印刷電路板的外殼和被提供在外殼上的透鏡部分；其中該透鏡部件被配置成收集從發(fā)光二極管芯片發(fā)射的光。
4.按照權(quán)利要求3的發(fā)光二極管單元，其中透鏡的外殼和透鏡部分被整體地形成。
5.按照權(quán)利要求1的發(fā)光二極管單元，其中底座由陽極氧化鋁制成。
6.按照權(quán)利要求1的發(fā)光二極管單元，其中底座由涂覆有鋁的銅板制成。
7.按照權(quán)利要求1的發(fā)光二極管單元，其中發(fā)光二極管芯片通過透明粘膏被管芯鍵合到底座。
8.按照權(quán)利要求7的發(fā)光二極管單元，其中透明粘膏是硅管芯鍵合膏。
9.按照權(quán)利要求1的發(fā)光二極管單元，其中發(fā)光二極管芯片通過包含氧化鈦的白色粘膏被管芯鍵合到底座。
10.按照權(quán)利要求1的發(fā)光二極管單元，其中透鏡部件由硅樹脂制成。
11.按照權(quán)利要求10的發(fā)光二極管單元，其中硅樹脂由從橡膠硅樹脂和凝膠型硅樹脂中選擇的一種硅樹脂制成。
12.按照權(quán)利要求1的發(fā)光二極管單元，其中熒光材料和擴散材料被包含在密封樹脂中。
13.按照權(quán)利要求1的發(fā)光二極管單元，其中透鏡部件通過保護膜被附著到印刷電路板。
14.按照權(quán)利要求1的發(fā)光二極管單元，其中具有底面和從底面的外圍向上延伸的傾斜面的凹入部分被提供在底座中，以及至少一個發(fā)光二極管被安裝在底座上在凹入部分的底面上。
15.按照權(quán)利要求1的發(fā)光二極管單元，其中用來提高反射率的多層涂覆膜被形成在底座的陽極氧化的鋁表面上。
全文摘要
本發(fā)明的發(fā)光二極管單元包括由陽極氧化的鋁制成的底座(100)；以及被附著到底座(100)的印刷電路板(101)，包括預定的導電圖案(102)和開孔(101a)的印刷電路板(101)具有用于把至少一個LED芯片(113)通過透明粘膏管芯鍵合到底座(100)的區(qū)域，至少一個LED芯片的上部電極通過金線(110)被線鍵合到提供在印刷電路板(101)上的導電圖案(102)，包括至少兩個密封樹脂注入孔(106c)的透鏡部件(105)被附著到印刷電路板(101)，以在底座上形成包圍該至少一個LED芯片的空間，該空間通過樹脂注入孔(106c)被填充以密封樹脂，以密封該至少一個LED芯片。
文檔編號H01L25/00GK1960016SQ20061014361
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月2日
發(fā)明者石坂光識, 深澤孝一, 今井貞人 申請人:西鐵城電子股份有限公司