CN100541795C - 具有改进的保护器件布置的侧光式发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种侧光式LED，该侧光式LED包括：基底；第一金属层和第二金属层，均具有以预定间隙彼此分隔并分别位于绝缘基底的上表面和下表面上的第一区和第二区。第一电连接件和第二电连接件形成在绝缘基底的厚度方向上，将第一金属层的第一区连接到第二金属层的第一区，将第一金属层的第二区连接到第二金属层的第二区。LED芯片安装在第一金属层上并与其第一区和第二区电连接。此外，壁部分附于第一金属层，以形成环绕LED芯片的开口区。保护器件安装在第二金属层的下表面上，并与其第一区和第二区电连接。

Description

具有改进的保护器件布置的侧光式发光二极管
本申请要求于2005年7月22日在韩国知识产权局提交的第2005-66848号韩国专利申请的利益，其内容通过引用包含于此。
技术领域
本申请涉及一种用在背光装置中的侧光式发光二极管(LED)。更具体地讲，本发明涉及一种侧光式LED，其具有形成在基底的上表面和下表面上的金属层、分别安装在基底的上表面和下表面上的LED芯片和保护器件以防止光被保护器件吸收，因此提高了发光效率，并克服由于LED芯片和保护器件布置在相同位置导致的产率下降。
背景技术
用在移动电话、个人数字助理(PDA)等中的小型液晶装置(LCD)采用侧光式发光二极管(LED)作为其背光装置的光源。这种侧光式LED通常如图1中所示地安装在背光装置中。
参照图1，背光装置50具有形成在基底52上的平坦的导光板54。此外，多个侧光式LED 1(仅示出一个LED)排列在导光板54的一侧。从LED入射到导光板54中的光L被形成在导光板54上的微粒图案或反射片56向上地反射。然后，光L从导光板54出射，从而将背光提供到导光板54上方的LCD面板58。
据称，LED易于受静电、逆电压或过电压的影响。特别是侧光式LED需要非常薄，因此安装的LED芯片缩小。这致使LED受电流/电压的干扰作用的影响非常大，所以有必要防止这些干扰发生。
因此，给LED设置电压调整二极管。即，电压调整二极管与LED芯片并联连接，以有效地抗静电。优选地，电压调整二极管以齐纳二极管为示例。
接着，将参照图2和图3给出关于其内安装有齐纳二极管的传统侧光式LED的详细解释。
图2是示出根据现有技术的其内安装有齐纳二极管的侧光式LED的前视图。图3是沿着图2中的线3-3截取的剖视图。
如图2和图3中所示，传统的LED 1包括：封装体10；一对引导件(lead)20和22，彼此分隔预定的间隙；LED芯片30，安装在引导件20上。
LED芯片30通过导线32与引导件20和22连接，并被透明密封材料14密封，其中，透明密封材料14被设置在环绕LED芯片30的杯形凹部12内。
同时，齐纳二极管40安装在引导件22上，并通过导线34与引导件20连接。以这种方式，齐纳二极管40与LED芯片30并联连接，从而防止LED芯片30受静电、逆电压或过电压的影响。
属于半导体PN结二极管的齐纳二极管40被构造为在PN结的击穿区内工作。因此，齐纳二极管40主要用于调整电压或保证恒定的电压。齐纳二极管40通过齐纳恢复(zener recovery)现象来得到预定的电压。此外，齐纳二极管40当具有硅的p-n结时在10mA的电流条件下工作，并可基于其类型来产生3～12V的恒压。
然而，在传统的LED 1中，齐纳二极管40与LED芯片30共平面地并联连接，使得从LED芯片发出的光被齐纳二极管40吸收或散射，因此使LED1的发光效率降低。
此外，由于LED芯片30和齐纳二极管40位于狭窄的凹部12中，所以必须以预定的间隙来设置导线32和34使得它们不相互接触。这需要谨小慎微的工艺，因此降低了制造LED的效率。
发明内容
本发明致力于解决现有技术的上述问题，因此，根据本发明特定实施例的一个目的在于提供一种侧光式LED，其具有分别形成在基底的上表面和下表面上的金属层、分别安装在基底的上表面和下表面上的LED芯片和保护器件以防止光被保护器件吸收，从而提高了发光效率，并克服了由于LED芯片和保护装置布置在相同位置上导致的产率下降。
根据用于实现本目的的本发明的一个方面，提供了一种侧光式发光二极管，其包括：绝缘基底；第一金属层和第二金属层，均具有以预定间隙彼此分隔的第一区和第二区，第一金属层和第二金属层分别位于绝缘基底的上表面和下表面上；第一电连接件和第二电连接件，形成在绝缘基底的厚度方向上，第一电连接件将第一金属层的第一区与第二金属层的第一区连接，第二电连接件将第一金属层的第二区与第二金属层的第二区连接；发光二极管芯片，安装在第一金属层上，电连接到第一金属层的第一区和第一金属层的第二区；壁部分，附于第一金属层，以形成环绕发光二极管芯片的开口区；透明密封材料，设置在壁部分的开口区中，用于密封发光二极管芯片；保护器件，安装在第二金属层的下表面上，并电连接到第二金属层的第一区和第二区，以保护发光二极管芯片不受电异常的影响；密封材料，附于第二金属层，以密封保护器件。
该侧光式发光二极管还包括置于壁部分和第一金属层之间的粘合剂层。
该壁部分包含在第一金属层上注射成型的树脂。
该侧光式发光二极管还包括第二绝缘基底，第二绝缘基底设置在第二金属层的下面且具有环绕保护器件形成的开口区，其中，密封材料设置在第二绝缘基底的开口区中，以密封保护器件。此时，该侧光式发光二极管还包括置于第二绝缘基底和第二金属层之间的粘合剂层。
此外，第一电连接件或第二电连接件被形成为沿着长度方向截取的圆柱体，使得圆柱体的内表面暴露于外部。
保护器件的密封材料包含从透明树脂、不透明树脂和半透明树脂组成的组中选择的一种。
第一电连接件或第二电连接件是通孔。通过填充金属粉末并随后将金属粉末烧结或回流，形成第一电连接件和第二电连接件。
此外，第一金属层和第二金属层中的每个具有其暴露于外部的至少一部分，以将外部电源提供到发光二极管芯片。
附图说明
从结合附图的下面的详细描述中，本发明的以上和其它目的、特征和其它优点将变得更易于理解，在附图中：
图1是示出了根据现有技术的采用侧光式LED的背光装置的侧剖视图；
图2是示出了根据现有技术的其内安装有齐纳二极管的侧光式LED的前视图；
图3是沿着图2中的线3-3截取的剖视图；
图4是示出了根据本发明实施例的侧光式LED的前视图；
图5是沿着图4中的线5-5截取的剖视图；
图6是沿着图4中的线6-6截取的剖视图；
图7和图8是示出了用于制造根据本发明实施例的侧光式LED的过程的剖视图；
图9是示出了根据本发明另一实施例的与图5对应的侧光式LED的剖视图；
图10和图11是示出了用于制造根据本发明另一实施例的侧光式LED的过程的剖视图；
图12是与图10(b)对应的平面图；
图13是示出了根据本发明又一实施例的与图5对应的侧光式LED的剖视图；
图14和图15是示出了用于制造根据本发明又一实施例的侧光式LED的过程的剖视图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。
将参照图4至图6来解释根据本发明实施例的侧光式LED，其中，图4是示出了根据本发明实施例的侧光式LED的前视图，图5是沿着图4中的线5-5截取的剖视图，图6是沿着图4中的线6-6截取的剖视图。
根据本发明实施例的侧光式LED 100的特征在于其具有三层结构。即，侧光式LED 100包括：第一基底110，作为中间层；壁部分120和透明密封材料130，位于第一基底110上方；第二基底140和密封材料150，位于第一基底110下方。
第一基底110由绝缘材料制成，并且在其上表面和下表面上涂覆有第一金属层112和第二金属层114。第一金属层112具有分离预定间隙116的第一区112a(如图5中左侧所示)和第二区112b(如图5中右侧所示)。此外，第二金属层114具有分离预定间隙116的第一区114a(如图5中左侧所示)和第二区114b(如图5中右侧所示)。电连接件118形成在基底的厚度方向上的预定区域中。第一金属层112的第一区112a通过电连接件118与第二金属层114的第一区114a连接。同样，第一金属层112的第二区112b通过电连接件118与第二金属层114的第二区114b连接。为了形成电连接件118，在第一基底110中打孔，并且将导电材料例如金属粉末填充在孔中，然后将金属粉末回流、烧结或电镀。
如图6中所示，第一金属层112和第二金属层114各延伸到侧光式LED100(第一基底的上表面和下表面)的一侧，从而被暴露到外部。因此，在本发明的LED 100中，当如图1中安装时，例如第一金属层112的第一区112a和第二金属层114的第一区114a用作输入端，同时第一金属层112的第二区112b和第二金属层114的第二区114b用作输出端，因此连接到形成在背光装置的基底52上的电线(未示出)。当然，反过来也是可适用的。
LED芯片102安装在第一金属层112上，并通过导线104与第一金属层的第一区112a和第二区112b电连接。
壁部分120环绕LED芯片102设置，从而形成开口区122。在开口区122中，设置由透明树脂制成的密封材料130，以密封LED芯片102。
为了形成壁部分120，在基底上打孔，以将孔用作开口区122然后附于第一金属层112。可选择地，将树脂在第一金属层112上注射成型，以形成壁部分120。在任意情况下，壁部分120优选地由不透明的材料制成，更优选地由反射率高的材料制成。当然，壁部分120可由透明材料制成，并且其与开口区122接触的内表面可涂覆有不透明的材料或反射率高的材料。
透明密封材料130由各种树脂来形成。透明密封材料130由环氧树脂(epoxy)或硅树脂(silicone)制成，并可包含用于吸收LED芯片102中产生的紫外线的紫外线吸收剂以及用于将单色光转换成白光的荧光体材料。
保护器件106与LED芯片102相对地安装在第二金属层114上，并通过导线108与第二金属层114的第二区114b电连接。这里，保护器件106的另一电极直接与第二金属层114的第一区114a连接。以这种方式，保护器件106与LED芯片102并联连接，从而保护LED芯片102不受电异常即静电、逆电压和过电压的影响。保护器件106以电压调整二极管比如齐纳二极管为示例。
第二基底140附于第二金属层114，以形成环绕保护器件106的开口区。此外，树脂填充在第二基底140的开口区中以密封保护器件106，从而形成密封材料150。与前述的透明密封材料130不同，密封材料150没有必要是透明的。
以这种方式构造的第一金属层112用作反射体，使得在LED芯片102中产生的光可被有效地发射。此外，由于与LED芯片102相对的保护器件106没有吸收光，所以发光效率提高。此外，将保护器件106和LED芯片102布置在不同的位置使得制造工艺的复杂性降低从而更有利于该制造工艺。此外，与采用树脂模塑的情况相比，所用的多个基底致使LED可被更容易地构造并可批量产生。
参照图7和图8将给出关于用于制造根据本发明实施例的侧光式LED的方法的解释。
首先，如图7中的(a)所示，制备其上已经形成有第一金属层112和第二金属层114的第一基底110。当然，可通过在绝缘基底的上表面和下表面上形成第一金属层和第二金属层来得到这种结构。
然后，如图7中的(b)所示，在预定的区域中形成孔117，孔117穿透第一金属层112和第二金属层114及第一基底110。可通过钻孔(drill)或冲孔(punch)来打出孔117。接着，在孔117之间的预定区域中部分去除第一金属层112和第二金属层114，以形成间隙116。优选地，采用蚀刻来部分去除金属层。可选择地，在穿孔之前进行间隙形成(gap-forming)工艺。
其后，在孔117中填充金属粉末，并且通过回流或烧结来形成电连接件118。第一金属层112的左部(即第一金属层112的第一区112a)通过电连接件118与第二金属层114的左部(即第二金属层114的第一区114a)连接。同样，第一金属层112的第二区112b通过电连接件118与第二金属层114的第二区114b连接。
接着，如图7中的(c)所示，在具有预定厚度的第二绝缘基底140上打出预定尺寸的孔142。然后，以箭头A的方向将第二基底140附于第一基底110。此时，预先将粘合剂涂覆在将附有第二基底140的第一区114a和第二区114b上。这使得第一基底110和第二基底140能够容易地结合在一起。
然后，如图8中的(d)所示，制备其中孔已经被打成预定尺寸和形状的基底。当然，可以在基底上将孔打成预定尺寸和形状。然后，将该基底附于第一金属层112a和112b。附着的基底形成具有开口区122的壁部分120。预先将粘合剂涂覆在该基底的下表面上，以确保该基底与第一金属层112a和112b有效地结合。可选择地，可注入树脂来形成壁部分120。在任意情况下，壁部分120优选地由不透明的树脂制成，更优选地由反射率高的树脂制成。
然后，如图8中的(e)所示，在与壁部分120邻接的开口区122中，将LED芯片102安装在第一金属层112的第一区112a上。然后，LED芯片102通过导线104与第一金属层112的第一区112a和第二区112b连接。接着，将保护器件106安装在第二金属层114的第一区114a的下面，并且保护器件106通过导线108与第二金属层114的第二区114b连接。同时，保护器件106的另一电极与第二金属层114的第一区114a连接。这使得保护器件106相对于LED芯片102设置，并与LED芯片102并联连接。当然，可在安装LED芯片102之前安装保护器件106。可选择地，LED芯片102覆晶结合(flip-bond)到第一金属层112的第一区112a和第二区112b。
接着，如图8中的(f)所示，透明树脂被注入到与壁部分120邻接的开口区中，并被固化从而形成用于密封LED芯片102的透明密封材料130。透明密封材料130由透明的硅树脂或环氧树脂制成。此外，树脂被注入到第二基底140的开口区142中，并被固化从而形成用于密封保护器件106的密封材料150。与透明密封材料130不同，密封材料150由各种树脂比如透明树脂、不透明树脂或半透明树脂制成。
当沿着截线LT切割时，图8中的(f)的这种结构形成如图5中所示的单元LED 100。
将参照图9给出关于根据本发明另一实施例的侧光式LED的解释，其中，图9是示出与根据本发明实施例的图5对应的侧光式LED 100-1的剖视图。
图9中的侧光式LED 100-1与前述的侧光式LED 100基本相同。不同之处仅在于，在图9中的侧光式LED 100-1中，第一金属层112的第一区112a与第二金属层114的第一区114a通过四分之一圆柱形的电连接件118-1连接，而不是通过通孔形的电连接件连接，并且四分之一圆柱形的凹槽119形成在电连接件的外部。因此，相同或相应的组件用相同的参考标号表示，并且将不再进行解释。
在下文中，将解释电连接件118-1和凹槽119的功能。用在背光装置中的侧光式LED 100-1如图1中地被安装。参照图10，如粗线(bold line)所表示地安装侧光式LED 100-1。这里，孔117对应于用于形成电连接件118-1和凹槽119的区域。此时，为了得到电连接件118-1，通过电镀或沉积将金属层形成在孔117的内壁上。
因此，电连接件118-1和凹槽119面向背光基底52。此外，第一金属层的第一区112a和第二金属层的第一区114a，或者第一金属层的第二区112b和第二金属层的第二区114b通过焊接与背光基底52的导线连接。这使得凹槽119能够部分吸收焊接过程中的焊料，从而增强LED 100-1与背光基底52之间的结合。
这些特性和优点是根据本发明这个实施例的LED 100-1所特有的。而且，由于这个实施例的LED 100-1与前述的LED 100除了刚才描述的方面之外基本相同，所以LED 100-1也表现出LED 100的优点和效果。
在下文中，将参照图10、图11和图12来解释用于制造LED 100-1的方法。
首先，如图10中的(a)所示，制备在其上表面和下表面上分别设置有金属层112和114的第一绝缘基底110。当然，为了得到这种结构，第一金属层和第二金属层可形成在绝缘基底的上表面和下表面上。
然后，如图10中的(b)所示，在预定的区域中形成孔117，孔117穿透第一金属层112和第二金属层114及第一基底110。将通过钻孔或冲孔来打出孔117，并将孔117打成用于随后的沉积或电镀的足够大的尺寸。然后，在孔117之间的预定区域中部分去除第一金属层112和第二金属层114，从而形成间隙116。优选地，采用蚀刻来部分去除金属层112和114。图12是示出了具有孔117和间隙116的基底的顶视图。在图12中，为了方便起见，用粗线来表示最终的LED 100-1区域(area)，用虚线来表示LED芯片102。同时，在穿孔之前进行间隙形成工艺。
其后，如图10中的(c)所示，金属层通过沉积或电镀形成在孔117的内壁上，从而形成圆柱体的电连接件118。在下面的过程中，孔117的参考标号“117”被参考标号“119”取代。第一金属层112的左部即第一金属层的第一区112a，与第二金属层114的左部即第二金属层的第一区114a通过电连接件118连接。同样，第一金属层的第二区112b与第二金属层的第二区114b通过电连接件118连接。
接着，在具有预定厚度的第二绝缘基底140中打出预定尺寸的孔142。第二基底140以箭头B的方向附于第一基底110。此时，预先将粘合剂涂覆在将附有第二基底140的第二金属层的第一区114a和第二区114b上，因此确保了第一基底110和第二基底140容易结合在一起。
然后，制备其中已经打出预定尺寸和形状的孔的基底。当然，在基底中孔可以被打成预定的尺寸和形状。然后，以箭头A的方向将该基底附于第一金属层112a和112b。附着的基底形成具有开口区122的壁部分120。此时，预先在基底的下表面上涂覆粘合剂，从而确保基底有效地与第一金属层112a和112b结合。可选择地，可注入树脂来形成壁部分120。
这里，在进行第二基底140的结合之前可形成壁部分120。
图11中的(d)示出这样一种LED结构，在该结构中，第二基底140被附着，并且壁部分120形成。
图11中的(e)的过程与前述的图8中的(e)的过程基本相同。
关于透明密封材料130和密封材料150的形成，图11中的(f)的过程与图8中的(f)的过程也基本相同。不同之处仅在于，如果所得到的结构被沿着切割线LT切割，如图12中所示，圆柱形的电连接件118分为四个，从而生成如图9中所示的四分之一圆柱形电连接件118-1。
将参照图13给出关于根据本发明又一实施例的侧光式LED的解释。
图13中示出的侧光式LED 200与前述的侧光式LED 100基本相同，除了密封材料250设置在第二金属层214a和214b的整个部分的下面以密封保护器件。因此，相同或相应的组件用增加了100的参考标号来表示，并且将不被进一步解释。
为了形成密封材料250，透明树脂、不透明树脂或半透明树脂被注射成型。可选择地，与图13不同，密封材料可形成为圆顶形、半球体或半椭圆形，以仅密封保护器件206和导线208。
然后，将参照图14和图15来解释制造LED 200的过程。
图14中的(a)和图14中的(b)中的过程与图7中的(a)和图7中的(b)中的过程基本相同。
如图14中的(c)所示，制备其中孔已经被打成预定尺寸和形状的基底。当然，在基底上孔可以被打成预定的尺寸和形状。该基底以箭头A的方向附于第一金属层212a和212b。附着的基底形成具有开口区222的壁部分220。这里，预先将粘合剂涂覆在该基底的下表面上，从而确保该基底有效地与第一金属层212a和212b结合。可选择地，可注入树脂来形成壁部分220。
其后，如图15中的(d)所示，在与壁部分220邻接的开口区222中，LED芯片202安装在第一金属层的第一区212a上，随后通过导线204连接到第一金属层的第一区212a和212b。然后，保护器件206与LED芯片202相对地安装在第二金属层的第一区214a上，然后通过导线208连接到第二金属层的第二区214b。同时，保护器件206的另一电极直接连接到第二金属层的第一区214a。这使得保护器件206与相对的LED芯片202并联连接。这里，在安装LED芯片202之前可首先安装保护器件206。可选择地，LED芯片202覆晶结合到第一金属层的第一区212a和第二区212b。
如图15(e)中所示，透明树脂注入到壁部分220的开口区222中并被固化，从而形成用于密封LED芯片202的透明密封材料230。透明密封材料230由透明的硅树脂或环氧树脂制成。此外，通过注射成型来形成密封材料250，以密封保护器件206。与透明的密封材料230不同，密封材料250可由各种树脂比如透明树脂、不透明树脂或半透明树脂制成。可选择地，密封材料250可形成为圆顶形、半球体或半椭圆形，以仅密封保护器件206和导线208。
当被沿着切割线LT切割时，图15(e)的这种结构形成如图13中所示的LED单元200。
如以上所述，根据本发明的优选实施例，第一金属层用作反射体，使得LED芯片产生的光可以有效地被发射。此外，由于与LED芯片相对的保护器件没有吸收光，所以发光效率提高。将保护器件和LED芯片布置在不同的位置使得制造工艺的复杂性降低，从而进一步有助于制造工艺。此外，与将树脂成型的情况相比，多个堆叠的基底致使LED可更容易地被制造，并可批量生产。
虽然已经结合优选的实施例示出和描述了本发明，但是对于本领域的技术人员将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行更改和变化。

Claims (10)

1、一种侧光式发光二极管，包括：
绝缘基底；
第一金属层和第二金属层，均具有以预定间隙彼此分隔的第一区和第二区，所述第一金属层和所述第二金属层分别位于所述绝缘基底的上表面和下表面上；
第一电连接件和第二电连接件，形成在所述绝缘基底的厚度方向上，所述第一电连接件将所述第一金属层的第一区与所述第二金属层的第一区连接，所述第二电连接件将所述第一金属层的第二区与所述第二金属层的第二区连接；
发光二极管芯片，安装在所述第一金属层上，并电连接到所述第一金属层的第一区和所述第一金属层的第二区；
壁部分，附于所述第一金属层，以形成环绕所述发光二极管芯片的开口区；
透明密封材料，设置在所述壁部分的开口区中，用于密封所述发光二极管芯片；
保护器件，安装在所述第二金属层的下表面上，并电连接到所述第二金属层的第一区和第二区，以保护所述发光二极管芯片不受电异常的影响，所述保护器件是电压调整二极管；
密封材料，附于所述第二金属层，以密封所述保护器件。
2、根据权利要求1所述的侧光式发光二极管，还包括置于所述壁部分和所述第一金属层之间的粘合剂层。
3、根据权利要求1所述的侧光式发光二极管，其中，所述壁部分包含在所述第一金属层上注射成型的树脂。
4、根据权利要求1所述的侧光式发光二极管，还包括第二绝缘基底，所述第二绝缘基底设置在所述第二金属层的下面且具有环绕所述保护器件形成的开口区，
其中，所述密封材料设置在所述第二绝缘基底的开口区中，以密封所述保护器件。
5、根据权利要求4所述的侧光式发光二极管，还包括置于所述第二绝缘基底和所述第二金属层之间的粘合剂层。
6、根据权利要求1所述的侧光式发光二极管，其中，所述第一电连接件或所述第二电连接件被形成为沿着圆柱体的长度方向截取的部分圆柱体。
7、根据权利要求1所述的侧光式发光二极管，其中，所述保护器件的密封材料包括从透明树脂、不透明树脂和半透明树脂组成的组中选择的一种。
8、根据权利要求1所述的侧光式发光二极管，其中，所述第一电连接件或所述第二电连接件是填充有导电材料的通孔。
9、根据权利要求8所述的侧光式发光二极管，其中，通过填充金属粉末并随后将所述金属粉末烧结或回流，形成所述第一电连接件和所述第二电连接件。
10、根据权利要求1所述的侧光式发光二极管，其中，所述第一金属层和所述第二金属层中的每个具有其暴露于外部的至少一部分，以将外部电源提供到所述发光二极管芯片。
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