CN109479370B - 多led系统 - Google Patents

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Abstract

一种多LED系统，具有载体(2)和多个发光二极管(3，3’，3”)，所述发光二极管设置在载体(2)上。载体(2)包括基本体(4)，在所述基本体中嵌入多个电器件(11，11’，11”，12)。例如，基本体(4)具有树脂材料和/或聚合物材料。多LED系统(1)尤其能够为四重LED闪光模块。

Description

多LED系统
技术领域
本发明涉及一种多LED系统，所述多LED系统例如构成用于产生闪光。这种多LED系统尤其对于移动应用、如智能电话或数字相机是必需的。
背景技术
具有由衬底和装配的无源器件以及多个发光二极管(LED)构成的混合结构的多LED系统是已知的。LED例如装配有光转换层，使得例如产生由暖白光和冷白光构成的组合。
为了保护LED防止静电放电(ESD，Electrostatic Discharge)，能够使用具有压敏电阻功能的分立器件，然而所述分立器件导致较大的结构大小。出版物DE 10 2014 101092 A1示出具有压敏电阻功能的芯片，在所述芯片上能够安装LED。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有改进特性的多LED系统。
根据本发明的多LED系统具有载体，在所述载体上设置有多个发光二极管。载体具有基本体，在所述基本体中嵌入多个电器件。
特别地，多LED系统构成为在移动应用中用作为闪光模块。在一个实施方式中，多LED系统具有刚好四个发光二极管。特别地，其能够为四重LED闪光模块。LED例如设置在矩形的、例如正方形的角点处。
通过将器件嵌入到载体中，能够显著缩小模块大小或者能够在相同的模块大小中集成更多的LED，由此能够显著地提高闪光功率。此外，通过集成器件防止：在侧向放射时，通过在器件处的反射而改变光色和光强。由此能够在应用在移动相机中时显著地改进光产率和色彩质量。例如，除了发光二极管之外不将其他的电子器件设置在载体上。
嵌入的电器件例如为一个或多个传感器和/或保护器件。器件能够具有陶瓷材料。例如，存在用于抵御静电放电(ESD)的至少一个ESD保护部件。在此，其为压敏电阻，尤其为多层压敏电阻，或TVS二极管。替选于此或除此之外，能够存在用于抵御过电流的器件，例如PTC器件，和/或用于抵御提高的温度的器件，例如NTC器件。
基本体例如具有树脂材料和/或聚合物材料。树脂材料或聚合物材料能够具有填充材料。通过添加填充材料例如能够影响基本体的硬度、热膨胀系数和/或导热性。例如，基本体的热膨胀系数匹配于LED的热膨胀系数。例如，基本体具有玻璃纤维树脂材料。除了或替选于玻璃纤维材料之外，树脂或聚合物材料例如能够具有陶瓷填充材料。
基本体能够多层地构成。基本体的全部层能够具有树脂或聚合物材料。例如，基本体具有上部层、中部层和下部层，其中中部层设置在上部层和下部层之间。器件能够嵌入中部层中。特别地，器件能够仅设置在中部层中并且由上部层和下部层覆盖。
载体能够具有多个上部或下部金属化部，所述上部或下部金属化部施加在基本体的上侧或下侧上。
特别地，在基本体的上侧上能够施加有用于接触LED的第一上部金属化部。LED例如设置在第一上部金属化部上并且通过钎焊固定在第一上部金属化部上。例如，每个LED与两个第一上部金属化部连接，其中金属化部之一构成用于接触两个LED。因此，各两个LED共享一个第一上部金属化部。在四重LED系统中例如存在刚好六个第一上部金属化部。
一个或多个嵌入的器件也能够与第一上部金属化部连接。嵌入的器件例如借助于过孔(Via)与第一上部金属化部连接。例如，在此其为一个或多个ESD保护部件。
此外，在上侧上能够设有第二上部金属化部，所述第二上部金属化部例如构成用于进一步接触嵌入的器件中的一个或多个。尤其在第二上部金属化部上不设有器件。嵌入的器件例如借助于过孔与金属化部连接。第二上部金属化部例如构成为印制导线。例如，两个第二上部金属化部以中断的条的形式从多LED系统的一个边缘伸展至多LED系统的相对置的边缘。第二上部金属化部例如设置在第一上部金属化部之间。
在一个实施方式中，多LED系统具有温度传感器，所述温度传感器与第二上部金属化部电连接。温度传感器例如在俯视图中设置在多LED系统的中央区域中。
此外，能够在基本体的下侧上设置有用于电连接多ELD系统、尤其LED和/或嵌入的器件的下部金属化部。
例如，在下侧上设置有用于电连接LED的第一下部金属化部。例如，每个LED与两个第一下部金属化部连接，其中金属化部之一能够构成用于接触全部LED。在四重LED系统中，例如存在刚好五个第一下部金属化部。
第一下部金属化部例如经由第一过孔与第一上部金属化部电连接。其也能够为热过孔，所述热过孔的特征在于高的导热性。第一过孔例如无中断地从第一上部金属化部延伸至第一下部金属化部。
此外，能够在下侧上设置有第二下部金属化部，所述第二下部金属化部例如构成用于电连接嵌入的器件中的一个或多个。例如，第二下部金属化部仅在载体的下侧上设置在侧向的边缘区域中。在第二下部金属化部之间例如设置有第一下部金属化部。
第二下部金属化部例如与第二上部金属化部通过第四过孔连接。例如，第四过孔从第二上部金属化部引导至第二下部金属化部。特别地，第四过孔能够无中断地从第二上部金属化部引导至第二下部金属化部。
在一个实施方式中，第二下部金属化部构成用于电连接温度传感器。
在一个实施方式中，嵌入的器件中的至少一个与上部金属化部中的至少一个通过过孔连接，并且上部金属化部与下部金属化部通过过孔连接。特别地，嵌入的器件能够通过各一个过孔与两个上部金属化部连接，并且两个上部金属化部能够通过各一个过孔与两个下部金属化部连接。嵌入的器件尤其仅经由上部金属化部与下部金属化部连接，并且不与下部金属化部具有直接连接。这种连接结构能实现从下侧有效地且节约空间地连接嵌入的器件。
在一个实施方式中，在基本体中嵌入用于降低热阻的一个或多个金属结构。例如，其为金属块或金属条。金属结构例如具有铜。过孔能够通过金属结构中断或引导穿过金属结构。
根据本发明的另一方面，提出一种LED系统。与上面描述的多LED系统不同，该LED系统也能够仅具有唯一的发光二极管。也能够仅存在唯一的嵌入的器件。替选于此，LED系统具有多个发光二极管和/或多个嵌入的器件。全部关于多LED系统描述的上述特性——只要有意义——就也能够存在于LED系统中。
特别地，载体能够具有用于连接嵌入的器件中的至少一个的至少一个上部金属化部和用于连接该嵌入的器件的至少一个下部金属化部，其中该嵌入的器件与上部金属化部通过过孔连接，并且其中上部金属化部与下部金属化部通过过孔连接。特别地，嵌入的器件能够通过两个过孔与两个上部金属化部连接，并且两个上部金属化部通过两个过孔与两个下部金属化部连接。
根据本发明的另一方面，提出用于多LED系统的载体。载体能够如上描述的那样构成。载体具有基本体，在所述基本体中嵌入多个电器件。载体构成用于设置多个LED。特别地，多个ESD保护部件和至少一个温度传感器嵌入基本体中。基本体例如具有树脂和/或聚合物材料。
在本公开中，描述了本发明的多个方面。关于多LED系统、载体和LED系统描述的全部特性也相应地关于其他方面公开，即使相应的特性没有明确地在其他方面的上下文中提及也如此。此外，在此提出的主题的描述不限制于各个具体的实施方式。更确切地说，各个实施方式的特征只要技术上有意义就能够彼此组合。
附图说明
下面，根据示意的实施例详细阐述在此描述的主题。
附图示出：
图1A示出多LED系统的一个实施方式的俯视图，
图1B示出图1A中的多LED系统的一个实施方式的立体图，
图1C示出图1A中的多LED系统的实施方式的水平剖面的俯视图，
图1D示出图1A中的多LED系统的实施方式的水平剖面的立体图，
图2A示出多LED系统的另一实施方式的立体图，
图2B示出图2A中的多LED系统的实施方式的水平剖面的立体图。
优选地，在下面的附图中，相同的附图标记指示不同实施方式的功能或结构相应的部件。
具体实施方式
图1A示出多LED系统1的俯视图。图1B示出多LED系统1的立体图。
多LED系统1具有载体2，在所述载体上设置有多个发光二极管3、3’、3”。出于更好的可视性的理由，未示出系统1的右下四分之一。该四分之一例如相对于左下四分之一轴镜像对称地构成。
发光二极管3、3’、3”通过虚线围边表明。发光二极管3、3’、3”能够由光学结构、例如透镜和/或光转换层、和/或保护结构覆盖。多LED系统1例如具有刚好四个发光二极管。
多LED系统1例如用于产生闪光。在一个实施方式中，LED系统1除了LED 3、3’、3”之外在载体2上不具有其他分立器件。这能够实现将LED系统1尤其好地小型化。此外，由此能够改进放射的光的光产率和均匀性。尤其不出现通过其他表面安装的组件产生的遮挡和变色。
载体2具有基本体4(图1B)，所述基本体当前出于可视性的理由透明地示出。基本体4能够多层地、例如三层地构成。基本体4例如具有树脂材料，尤其玻璃纤维树脂材料。除了或替选于玻璃纤维材料之外，树脂材料能够具有陶瓷的填充材料。基本体4也能够具有聚合物材料，尤其填充的聚合物材料。
通常，基本体4能够具有如下组中的至少一种材料：树脂，特别是双马来酰亚胺-三嗪树脂，聚合物，玻璃，特别是玻璃纤维，预浸材料，聚酰亚胺，液晶聚合物，氰酸酯，基于环氧化物的积层膜，FR4材料，陶瓷和金属氧化物。在此，除了基础材料、如树脂或聚合物之外，基本体4能够包含其他的填充材料。FR4表示由环氧树脂和玻璃纤维组织构成的复合材料种类。树脂玻璃纤维叠层的特征在于高抗电强度和高机械强度。
此外，基本体4的材料能够选择成，使得能够实现在更高温度下的钎焊工艺。例如，LED 3、3’、3”钎焊在载体2上。基本体4的材料尤其适合于在320℃下的钎焊工艺，所述温度例如在具有金-锡焊料膏的回流焊的情况下出现。金-锡焊料膏例如具有80％的金和20％的锡。替选地，例如也能够使用在大约260℃的温度下钎焊的SnAgCu-焊料膏。
在基本体4的上侧上设置有多个上部金属化部5、5’、6、6’。在基本体4的下侧上设置有多个下部金属化部7、7’、8、8’(图1C)。上部金属化部5、5’、6、6’通过间隙9彼此分开。下部金属化部7、7’、8、8’通过间隙10彼此分开。
第一上部金属化部5、5’在此构成为用于接触LED 3、3’、3”的接触面。第二上部金属化部6、6’构成为嵌入的器件12的进一步接触部。下部金属化部7、7’构成为用于电连接多LED系统、尤其LED 3、3’、3”和嵌入的器件的连接面。
在图1A和1B中，通过热模拟求出的、以K/W为单位的局部的热阻在1K/W至12K/W的范围中描绘。在此示出：在第一上部金属化部5、5’之间的间隙9附近的热阻最大。
图1C示出图1A和1B的多LED系统1的水平剖面的俯视图。图1D示出多LED系统1的水平剖面的立体图。
在基本体4中，尤其在基本体4的中部层中嵌入多个电器件11、11’、11”、12。器件11、11’、11”、12完全地嵌入载体2中。例如，器件11、11’、11”、12完全地嵌入基本体4的中部层中并且设置在基本体4的上部层和下部层之间。
在此，电器件11、11’、11”、12尤其超薄地构成。在此，结构高度例如能够小于0.33mm。
在当前的实施方式中，多个ESD保护部件11、11’、11”和一个温度传感器12嵌入载体2中。
特别地，对于每个LED 3、3’、3”存在刚好一个ESD保护部件11、11’、11”。在此，在俯视图中观察，各两个ESD保护部件11、11’、11”设置在两个相邻的LED 3、3’、3”之间。
ESD保护部件11、11’、11”例如具有陶瓷。陶瓷尤其为压敏电阻陶瓷，例如掺杂的ZnO、SrTiO2或SiC。
温度传感器12构成为NTC器件。例如，温度传感器12具有陶瓷。温度传感器12在俯视图中设置在多LED系统1的中央。
LED 3、3’、3”设置在第一上部金属化部5、5’上并且与其电连接。第一上部金属化部5、5’通过第一过孔13、13’与第一下部金属化部7、7’连接。在此，对于每个LED 3、3’、3”存在四个第一过孔13、13’。第一过孔13、13’无中断地从第一上部金属化部5、5’延伸至第一下部金属化部7、7’。LED 3、3’、3”中各有两个LED共享一个第一上部金属化部5’。在所示出的实例中，存在刚好六个第一上部金属化部5、5’。全部LED 3、3’、3”共享一个第一下部金属化部7’。在所示出的实例中，存在刚好五个第一下部金属化部7、7’。
第一过孔13、13’例如具有在100μm和200μm之间的直径，优选在130μm和170μm之间的直径。特别地，直径能够为150μm。第一过孔13、13’例如构成为热过孔，所述热过孔降低载体2的热电阻。过孔13、13’例如具有铜。过孔13、13’尤其是完全填充的热铜过孔。
压敏电阻11、11’、11”通过第二过孔14、14’(图1D)与第一上部金属化部和第一下部金属化部5、5’、7、7’连接。在此，过孔14、14’分别从压敏电阻11、11’、11”延伸直至第一上部金属化部5、5’或从压敏电阻11、11’、11”延伸直至第一下部金属化部7、7’。
温度传感器12通过第三过孔15、15’与第二上部金属化部6、6’连接。第三过孔15、15’从温度传感器12的上侧延伸直至第二上部金属化部6、6’。
第二上部金属化部6、6’通过第四过孔16、16’与第二下部金属化部8、8’连接。第四过孔16、16’从第二上部金属化部6、6’延伸直至第二下部金属化部8、8’。第四过孔16、16’在俯视图中设置在载体2的边缘区域中。
第二上部金属化部6、6’作为通过间隙中断的条从载体2的一个边缘伸展至载体2的相对置的边缘。第二下部金属化部8、8’分别仅设置在载体2的边缘区域中。在第二下部金属化部8、8’之间设置有第一下部金属化部7’。
第二、第三和第四过孔14、14’、15、15’、16、16’例如具有铜或银。第二、第三和第四过孔14、14’、15、15’、16、16’能够具有比第一过孔13、13’更小的直径，例如在40μm和100μm之间、尤其在40μm和70μm之间的直径。
LED系统1例如具有2.6×2.6mm2的尺寸。LED系统1的厚度在没有LED的情况下例如为300μm。压敏电阻11、11’、11”和温度传感器12例如分别具有100μm的厚度。
图2A和2B示出多LED系统1的另一实施方式的立体图和水平剖面的立体图。
与图1A至1D的实施方式不同，在载体2中嵌入用于降低热阻的金属结构17、17’、17”。金属结构17、17’、17”以块或条的形式构成。金属结构17、17’例如具有铜。
金属结构17、17’、17”例如嵌入基本体4的中部层中。特别地，金属结构17、17’、17”不延伸穿过基本体4的上部层和下部层。金属结构17、17’、17”通过第一过孔18、18’与第一上部金属化部和第一下部金属化部5、5’、7、7’连接。过孔18、18’能够引导穿过金属结构17、17’、17”或者由金属结构17、17’、17”中断。过孔18、18’能够与金属结构17、17’、17”也一件式地构成。
第一过孔18、18’对应于图1A至1D的实施方式的第一过孔13、13’构成。然而与其不同，在此对于每个LED 3、3’、3”，仅两个过孔18、18’引导远离第一上部金属化部5、5’。每个过孔18、18’与嵌入的金属结构17、17’、17”连接。在此，两个过孔18’共享一个金属结构17。整体上，在所示出的实例中存在六个金属结构17、17’、17”。
替选地，LED系统也能够具有仅一个唯一的LED。在此，尤其能够对应于图1A至2B的实施方式构成LED的接触和一个或多个嵌入的器件的接触。
附图标记列表
1 多LED系统
2 载体
3 LED
3’ LED
3” LED
4 基本体
5 第一上部金属化部
5’ 第一上部金属化部
6 第二上部金属化部
6’ 第二上部金属化部
7 第一下部金属化部
7’ 第一下部金属化部
8 第二下部金属化部
8’ 第二下部金属化部
9 间隙
10 间隙
11 ESD保护部件
11’ ESD保护部件
11” ESD保护部件
12 温度传感器
13 第一过孔
13’ 第一过孔
14 第二过孔
14’ 第二过孔
15 第三过孔
15’ 第三过孔
16 第四过孔
16’ 第四过孔
17 金属结构
17’ 金属结构
17” 金属结构
18 第一过孔
18’ 第一过孔

Claims (12)

1.一种多LED系统，所述多LED系统具有载体（2）和多个发光二极管（3，3’，3’’），所述发光二极管设置在所述载体（2）上，其中所述载体（2）包括基本体（4），其中在所述基本体中嵌入多个电器件（11，11’，11’’，12），
所述载体具有在所述基本体（4）的上侧上的上部金属化部（5，5’，6，6’），所述上部金属化部（5，5’，6，6’）包括电连接至所述发光二极管（3，3’，3’’）的第一上部金属化部和电连接至嵌入的所述电器件中的至少一个器件的第二上部金属化部，
其中所述第一上部金属化部与所述第二上部金属化部分开，其中在所述第二上部金属化部上不设有器件，其中所述第一上部金属化部与所述第二上部金属化部设置在相同的高度上，
所述载体具有在所述基本体（4）的下侧上的下部金属化部（7，7’，8，8’），所述下部金属化部（7，7’，8，8’）包括用于连接所述发光二极管（3，3’，3’’）的第一下部金属化部和用于连接嵌入的所述电器件（11，11’，11’’，12）的第二下部金属化部，
其中所述第一下部金属化部与所述第二下部金属化部分开，其中所述第一下部金属化部与所述第二下部金属化部设置在相同的高度上，
其中所述第二上部金属化部通过第四过孔（16，16’）与所述第二下部金属化部连接，其中嵌入的所述电器件（11，11’，11’’，12）通过第三过孔（15，15’）与所述第二上部金属化部中的至少一个连接，
其中所述第四过孔（16，16’）设置在与嵌入的所述电器件（11，11’，11’’，12）不同的横向位置上。
2.根据权利要求1所述的多LED系统，
其中所述基本体（4）具有树脂和/或聚合物材料。
3.根据权利要求1或2所述的多LED系统，
所述多LED系统具有在所述基本体（4）中设置的呈块或条的形式的至少一个金属结构（17，17’，17’’）以降低热阻。
4.根据权利要求1或2所述的多LED系统，
其中所述多LED系统具有刚好四个发光二极管（3，3’，3’’）。
5.根据权利要求1或2所述的多LED系统，
其中嵌入的所述电器件（11，11’，11’’，12）包括至少一个温度传感器。
6.根据权利要求1或2所述的多LED系统，
其中嵌入的所述电器件（11，11’，11’’，12）包括至少一个ESD保护部件。
7.根据权利要求5所述的多LED系统，
所述多LED系统包括多个ESD保护部件和所述温度传感器，其中在俯视图中，所述温度传感器设置在所述多LED系统的中央区域中，并且其中所述ESD保护部件定位在相邻的发光二极管（3，3’，3’’）之间。
8.根据权利要求1或2所述的多LED系统，
其中所述第二上部金属化部条形地在所述第一上部金属化部之间伸展。
9.根据权利要求1或2所述的多LED系统，
其中所述第二上部金属化部构成用于进一步接触温度传感器。
10.根据权利要求1或2所述的多LED系统，
其中所述第二下部金属化部在所述载体（2）的下侧上仅设置在侧向的边缘区域中。
11.根据权利要求10所述的多LED系统，
其中嵌入的所述电器件在俯视图中设置在所述多LED系统（1）的中央区域中。
12.一种LED系统，
所述LED系统具有载体（2）和一个或多个发光二极管（3，3’，3’’），所述发光二极管设置在所述载体（2）的上侧上，其中所述载体（2）具有基本体（4），其中在所述基本体（4）中嵌入一个或多个电器件（11，11’，11’’，12），其中所述载体（2）具有在所述基本体（4）的上侧上的上部金属化部（5，5’，6，6’），所述上部金属化部（5，5’，6，6’）包括用于接触一个或多个发光二极管（3，3’，3’’）的第一上部金属化部和用于连接嵌入的所述电器件（11，11’，11’’，12）中的至少一个器件的至少一个第二上部金属化部，其中所述第一上部金属化部与所述第二上部金属化部分开，其中在第二上部金属化部上不设有器件，
其中所述第一上部金属化部与所述第二上部金属化部设置在相同的高度上，并且所述载体具有在所述基本体（4）的下侧上的下部金属化部（7，7’，8，8’），所述下部金属化部（7，7’，8，8’）包括用于连接所述发光二极管（3，3’，3’’）的至少一个第一下部金属化部和用于连接嵌入的所述电器件（11，11’，11’’，12）的至少一个第二下部金属化部，
其中所述第一下部金属化部与所述第二下部金属化部分开，其中所述第一下部金属化部与所述第二下部金属化部设置在相同的高度上，
其中所述第二上部金属化部通过第四过孔（16，16’）与所述第二下部金属化部连接，
其中所述第四过孔（16，16’）设置在与嵌入的所述电器件（11，11’，11’’，12）不同的横向位置上，其中嵌入的所述电器件（11，11’，11’’，12）通过第三过孔（15，15’）与所述第二上部金属化部连接。
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