專利名稱：具有增強(qiáng)熱耗散的led安裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于提高LED顯示器的熱耗散的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
對于具有高功率(增強(qiáng)亮度)的LED的需求在增長。隨著功率提高，對熱耗散的需求也在增加，因?yàn)槿绻挥行У睾纳⒂蒐ED結(jié)產(chǎn)生的熱，將減小LED的亮度。
目前，以安裝到鋁金屬核PCB的表面安裝LED封裝的形式生產(chǎn)LED。金屬核PCB用作將熱從LED散走的直接散熱器。由于用于金屬核PCB的材料成本較高，所以使用金屬核PCB相對昂貴。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種用于提高LED顯示器的熱耗散的系統(tǒng)和方法，其通過使用安裝到LCD面板支撐結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有PCB封裝從而排除了對金屬核PCB的需求。在一個(gè)實(shí)施例中，使用具有熱耗散墊的反向安裝LED來優(yōu)化到金屬層的熱傳輸，該金屬層放置為與LCD支撐結(jié)構(gòu)相接觸。
為更全面地理解本發(fā)明，結(jié)合附圖對以下說明進(jìn)行參考，附圖中圖1示出了單個(gè)LED和頂罩封裝的一個(gè)實(shí)施例的立體圖；圖2示出了移除LED的圖1的LED封裝的一個(gè)實(shí)施例；圖3A和圖3B示出了沿著圖2的截面線3A-3A所取的圖1的單個(gè)LED封裝的側(cè)視圖的實(shí)施例；圖4和圖5分別示出了多個(gè)LED封裝的俯視圖和側(cè)視圖；圖6和圖7示出了使用根據(jù)本公開的教導(dǎo)構(gòu)造的LED條的顯示器；
圖8示出了使用光源的器件的一個(gè)可選實(shí)施例；圖9A示出了在器件的頂部和底部處具有其電連接的豎直結(jié)構(gòu)光源的視圖；和圖9B示出了在器件的頂部處具有其兩個(gè)電連接的水平結(jié)構(gòu)光源的視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了包括配合到散熱墊25的PCB襯底22的單個(gè)LED封裝10的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。通過模制或其他方法在表面11之上構(gòu)造光學(xué)頂罩12，表面11接著配合到襯底22。接觸條23和24構(gòu)造在襯底22的表面上并被如下將更詳細(xì)討論地使用。
圖2示出了移除LED和光學(xué)頂罩12的封裝10。LED芯片(或其他發(fā)光源)將通過端導(dǎo)接合劑或通過其他緊固裝置在反射杯21內(nèi)物理地附裝到散熱墊25。LED將接著分別被導(dǎo)線接合連接到接觸條23和24的墊23-1和24-1，其用于隨后連接到外部電路。源自LED的熱路徑通過可以是例如銅的散熱墊25。注意，源自LED的熱路徑是墊25并與電路分離以優(yōu)化從管芯到支持結(jié)構(gòu)的熱耗散。使用導(dǎo)熱(但不導(dǎo)電)粘接電介質(zhì)將LED安裝到墊25。因?yàn)閴|具有更廣的表面面積，所以熱耗散優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的金屬核PCB。
反射杯21構(gòu)造為具有用于將LED側(cè)光反射到封裝頂部的優(yōu)化角。使用例如淺色不透明材料形成反射杯。一旦LED與墊25配合，圍繞LED澆注透明材料以密封LED和接合導(dǎo)線來形成完整的LED封裝10。
光學(xué)頂罩12(圖1)構(gòu)造為將來自LED源的光導(dǎo)向在所期望的方向上。簡單地通過重新設(shè)計(jì)頂罩形狀可以如所期望地對于應(yīng)用改變LED的光輸出。
圖3A示出了沿著圖2的截面線3A-3A所取的LED封裝10的截面剖視側(cè)視圖，其具有諸如LED 31之類的通過接合材料302物理地接合到熱耗散墊25的光源。接合導(dǎo)線32將LED 31的一個(gè)端子連接到接觸條24的接觸墊24-1(圖1)。LED 31的第二電端子通過路徑33連接到接觸墊23-1。可以使用任何電接觸系統(tǒng)將LED 31連接到頂罩12外部的各個(gè)觸頭。在所示的該實(shí)施例中，有兩個(gè)這樣的引線，但如果需要可以有三個(gè)或更多。
圖3B以剖視圖示出了外部電能如何經(jīng)由觸頭52和53連接到接觸區(qū)域23-2和24-2。圖2中示出了接觸區(qū)域23-1、23-2、24-1、和24-2的位置。注意，這些觸頭可以是沿著接觸條23、24的任何位置，只要其不干擾到LED的導(dǎo)線結(jié)合。圖4示出了具有多個(gè)LED封裝10-1至10-N的顯示器40，其LED封裝每個(gè)分別具有LED 12-1至12-N。圍繞每個(gè)LED封裝的是開口，例如在結(jié)構(gòu)42中形成的開口42-1至42-N來允許來自各個(gè)LED的光傳遞通過。
圖5是沿著圖4的線5-5所取的顯示器40的橫截面，其示出了安裝到安裝板61的三個(gè)LED 12-1、12-2、12-3。(將參考圖6更完全地描述安裝板61。)圖5所示的是形成在結(jié)構(gòu)41的表面之下用于將控制和電能提供給各個(gè)LED的目的的觸頭52和53。這因而允許接觸表面為了更好的電和熱分離而在LED器件的頂側(cè)上并遠(yuǎn)離熱墊25。
圖6示出了具有安裝到熱耗散棒63的多個(gè)LED條40的系統(tǒng)60，其熱耗散棒63又接著連接到支持安裝板61。如果需要，可以添加封蓋62。封蓋62可以具有透明的區(qū)域用于允許從外部看見LED光。
圖7示出了沿著圖6的截面線7-7所取的結(jié)構(gòu)60的橫截面。在圖7中示出用于使光漫射或者以其他方式控制光的光漫射器和其他元件72、73。如果需要，這種控制可以是在個(gè)別的基礎(chǔ)上。
圖8示出了使用光源92的器件的一個(gè)可選實(shí)施例80，光源92在光源頂部上具有兩條接合導(dǎo)線。由于如圖9B所示的光源92的水平結(jié)構(gòu)，這是可能的。在此實(shí)施例中粘接劑(或其他接合劑)802可以是兼有導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性兩者。這因而允許使用焊接劑作為接合劑，其在一些情況下可以比僅有導(dǎo)熱性更有效。
圖9A示出了在器件的頂部和底部處具有其電連接的豎直結(jié)構(gòu)光源91的視圖。
圖9B示出了在器件的頂部處具有其兩個(gè)電連接的水平結(jié)構(gòu)光源92的視圖。注意，雖然所示只有兩個(gè)電連接，但如果需要，可以使用任何數(shù)量，且此處討論的概念可以用來自器件側(cè)部的導(dǎo)體來起作用。
雖然已經(jīng)詳細(xì)討論了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該理解的是此處可以進(jìn)行各種變化、置換和改造而不偏離由所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明的精神和范圍。此外，本應(yīng)用的范圍不意味著限制于說明書中描述的處理、機(jī)器、制造、物質(zhì)成分、手段、方法和步驟的特定實(shí)施例。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地從本發(fā)明的公開了解到，根據(jù)本發(fā)明可以利用現(xiàn)存的或?qū)㈤_發(fā)的與此處描述的對應(yīng)實(shí)施例執(zhí)行基本相同功能或?qū)崿F(xiàn)基本相同結(jié)果的處理、機(jī)器、制造、物質(zhì)成分、手段、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求意圖將這些處理、機(jī)器、制造、物質(zhì)成分、手段、方法或步驟包括在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED組件，包括襯底，所述襯底具有形成其底部的散熱墊；LED，所述LED至少部分地安裝在所述襯底上并使得所述LED的一部分與所述散熱墊接觸；和在所述襯底的頂表面上的導(dǎo)線接合墊，所述導(dǎo)線接合墊電連接到所述LED。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，還包括構(gòu)造在所述襯底內(nèi)的反射杯，所述LED定位在所述反射杯內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的組件，其中所述LED的與所述散熱墊接觸的所述部分是設(shè)計(jì)為用于耗散來自所述LED的熱的部分。
4.如權(quán)利要求2所述的組件，還包括覆蓋所述LED和所述反射杯的光學(xué)頂罩。
5.如權(quán)利要求4所述的組件，其中所述光學(xué)頂罩是定位以覆蓋所述頂表面的襯底的一部分。
6.如權(quán)利要求3所述組件，還包括定位在所述襯底之上的分離襯底，所述分離襯底具有用于與所述導(dǎo)線接合墊的至少一部分進(jìn)行電接觸的電觸頭；且其中所述分離襯底在其中構(gòu)造用于允許來自所述LED的光對觀察者可見的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的組件，還包括連接到所述散熱墊的支撐結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的組件，其中PCB襯底包含全部與散熱器接觸的多個(gè)所述LED，且其中所述散熱器與所述支撐結(jié)構(gòu)接觸。
9.如權(quán)利要求8所述的組件，其中所述分離襯底在其中構(gòu)造用于允許來自所述多個(gè)LED的光對觀察者可見的裝置。
10.一種LED陣列，所述陣列包括具有構(gòu)造在其中的反射杯的第一襯底，所述反射杯用于在其中安裝所述LED；所述第一襯底具有附裝到其的與所述LED中被安裝的LED的第一表面相接觸的導(dǎo)熱層；所述第一襯底包括用于連接到所述LED中被安裝的LED的電墊，定位所述電墊以連通來自配合襯底的電控制信號，所述配合襯底具有構(gòu)造在其中的用于控制所述LED的控制電路；所述LED陣列還包括與所述導(dǎo)熱層電絕緣接觸的導(dǎo)熱支撐結(jié)構(gòu)以傳走從所述LED中被安裝的LED的運(yùn)行所產(chǎn)生的熱。
11.如權(quán)利要求10所述的陣列，其中所述配合襯底包括用于允許來自所述LED中被安裝的LED的光從所述配合襯底射離的多個(gè)光學(xué)頂罩，所述光從所述LED的第二表面放射。
12.如權(quán)利要求10所述的陣列，其中所述導(dǎo)熱層是金屬層。
13.如權(quán)利要求10所述的陣列，其中所述導(dǎo)熱支撐結(jié)構(gòu)是金屬結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求10所述的陣列，其中所述導(dǎo)熱支撐結(jié)構(gòu)用導(dǎo)熱電絕緣電介質(zhì)配合到所述導(dǎo)熱層。
15.構(gòu)造LED陣列的方法，所述方法包括在第一襯底中構(gòu)造用于在其中安裝LED的反射區(qū)域，所述反射區(qū)域包含與所述第一襯底相接觸的傳熱材料；和在所述第一襯底的頂表面上構(gòu)造用于與安裝的LED的電觸頭相連接的接觸墊，所述接觸墊還具有用于與第二襯底上的電觸頭進(jìn)行電接觸的區(qū)域，所述第二襯底與所述第一襯底的所述頂表面接觸。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括在所述反射區(qū)域內(nèi)定位LED，使得所述LED的底表面與所述傳熱材料處于傳熱關(guān)系。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括在所述反射區(qū)域之上定位光頂罩以散射來自安裝的LED的光。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括構(gòu)造所述第一襯底的多個(gè)所述反射區(qū)域。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括安裝多個(gè)所述第一襯底，每個(gè)具有在支撐結(jié)構(gòu)上的多個(gè)反射區(qū)域以形成LED的矩陣陣列。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括在支撐結(jié)構(gòu)上安裝多個(gè)所述第一襯底以形成LED的陣列，從所述第二襯底控制所述陣列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于提高LED顯示器的熱耗散的系統(tǒng)和方法，其通過使用安裝到LCD面板支撐結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有PCB封裝從而排除了對金屬核PCB的需求。在一個(gè)實(shí)施例中，使用具有熱耗散墊的反向安裝LED來優(yōu)化到金屬層的熱傳輸，該金屬層接著放置為與LCD支撐結(jié)構(gòu)相接觸。
文檔編號H01L25/075GK1832212SQ20051011507
公開日2006年9月13日 申請日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月8日
發(fā)明者莫瑟林, 譚思可, 恩釋文 申請人:安捷倫科技有限公司