DE102007033057A1 - Trägerstreifen-basierende Gehäuse für lichtemittierende Festkörpervorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Trägerstreifen-basierenden Gehäusen für lichtemittierende Festkörpervorrichtungen - Google Patents

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Abstract

Ein modulares Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung weist einen Trägerstreifen mit einer oberen Fläche und einen zentralen Bereich mit einer unteren Fläche auf und es weist eine erste Dicke zwischen der oberen Fläche des Trägerstreifens und der unteren Fläche des zentralen Bereichs auf. Der Trägerstreifen kann darüber hinaus eine elektrische Leitung aufweisen, die sich weg von dem zentralen Bereich erstreckt. Die elektrische Leitung hat eine untere Fläche und sie hat eine zweite Dicke von der oberen Fläche des Trägerstreifens zu der unteren Fläche der elektrischen Leitung. Die zweite Dicke kann geringer sein als die erste Dicke. Das Gehäuse weist darüber hinaus einen Gehäusekörper auf dem Trägerstreifen auf, welcher den zentralen Bereich umgibt und die untere Fläche des zentralen Bereichs frei lässt. Der Gehäusekörper kann zumindest teilweise unter der unteren Fläche der Leitung und neben der unteren Fläche des zentralen Bereichs vorgesehen sein. Verfahren zum Bilden modularer Gehäuse und Trägerstreifen werden ebenfalls offenbart.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft lichtemittierende Halbleitervorrichtungen und insbesondere Gehäuse für lichtemittierende Halbleitervorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Gehäusen für lichtemittierende Halbleitervorrichtungen.
  • Hintergrund
  • Es ist bekannt, Festkörperlichtquellen, wie z.B. lichtemittierende Halbleitervorrichtungen in Gehäusen zu befestigen, die einen Schutz, eine Farbauswahl, eine Fokussierung und ähnliches für Licht, das von der lichtemittierenden Vorrichtung emittiert wird, bereit stellen. Eine lichtemittierende Festkörpervorrichtung kann z.B. eine organische oder anorganische Leuchtdiode ("LED") sein. Einige Gehäuse für Leuchtdioden sind in den US-Anmeldungen Nr. 2004/0079957 , 2004/0126913 und 2005/0269587 beschrieben, deren Inhaberin die Inhaberin der vorliegenden Erfindung ist und die hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden, als ob sie hierin vollständig wiedergegeben wären.
  • Gehäuse, so wie sie in den oben zitierten Veröffentlichungen beschrieben sind, können für Hochleistungsfestkörperbeleuchtungsanwendungen geeignet sein. Jedoch verbleibt ungeachtet der darin beschriebenen Fortschritte eine Notwendigkeit für verbesserte Gehäuse, in denen mehrere LEDs befestigt sein können. Insbesondere kann es in einigen allgemeinen Beleuchtungsanwendungen erwünscht sein, dass ein LED-Gehäuse mehrere LEDs aufweist, die in verschiedenen Bereichen des sichtbaren Spektrums emittieren. Licht, das von den LEDs emittiert wird, kann kombiniert werden, um eine erwünschte Intensität und/oder Farbe des Lichts zu erzeugen, wie z.B. weißes Licht oder irgendeine andere gewünschte Farbe. In diesem Fall kann es für die LEDs des Gehäuses erwünscht sein, relativ nahe beieinander befestigt zu sein.
  • Ein typisches Trägerstreifenbasierendes LED-Gehäuse weist elektrische Leitungen, Kontakte und Trassen für eine elektrische Verbindung des LED-Gehäuses mit einem externen Schaltkreis auf. In einem typischen LED-Gehäuse 10, das in 1A dargestellt ist, ist ein LED-Chip 12 auf einer reflektierenden Schale 13 mit Hilfe einer Lötverbindung oder einem leitfähigen Harz befestigt. Eine oder mehrere Drahtbondungen 11 verbinden die Ohmschen Kontakte des LED-Chip 12 mit Leitungen 15A und/oder 15B, die an der reflektierenden Schale 13 befestigt sind oder integraler Bestandteil dieser sind. Die reflektierende Schale 13 kann mit einem Verkapselungsmaterial 16 gefüllt sein, welches ein Wellenlängenumwandlungsmaterial aufweist, wie z.B. einen Leuchtstoff. Licht, das von der LED bei einer ersten Wellenlänge emittiert wird, kann von dem Leuchtstoff absorbiert werden, der als Reaktion Licht bei einer zweiten Wellenlänge emittiert. Die gesamte Anordnung wird dann in einem klaren, schützenden Harz 14 verkapselt, welches in der Form einer Linse gegossen werden kann, so dass das von dem LED-Chip 12 emittierte Licht kollimiert wird. Jedoch kann eine Wärmeretention ein Problem für ein Gehäuse, wie das in 1A gezeigte Gehäuse 10, sein, da es schwierig sein kann, Wärme durch die Leitungen 15A, 15B abzuführen.
  • Ein herkömmliches oberflächenbefestigbares auf einem Trägerstreifen basierendes Gehäuse 20 ist in 1B dargestellt. Das Gehäuse 20 weist einen LED-Chip 22 auf, der auf einer reflektierenden Schale 23 befestigt ist. Eine oder mehrere Drahtbondungen 21 verbinden die Ohmschen Kontakte des LED-Chip 22 mit Leitungen 25A und/oder 25B, welche an der reflektierende Schale 23 befestigt sein können oder in diese integriert sind. Ein klares, schützendes Harz 24 ist um die Anordnung gegossen. Die reflektierende Schale 23 kann durch Prägen einer dünnen Metallfolie gebildet werden, wenn der Trägerstreifen hergestellt wird. Das Prägen der reflektierenden Schale 23 kann zu einer Verdünnung des Bodens/der Seitenwände der Schale 23 führen. Da jedoch Wärme durch die Leitungen 25A, 25B abgeführt werden kann, muss die Dicke der Schale 23 nicht die thermische Leistungsfähigkeit des Gehäuses 20 einschränken. Das Gehäuse 23 kann verglichen mit dem Gehäuse 10 aus 1A mehr und/oder größere Leitungen 25A, 25B aufweisen. Jedoch kann, da die Wärme durch die Leitungen 25A, 25B, aus dem Gehäuse abgeführt wird, die Verpackung noch einen Wärmewiderstand aufweisen, der die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung beschränkt.
  • Zusammenfassung
  • Ein modulares Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung weist einen Trägerstreifen, der eine obere Fläche aufweist und der einen zentralen Bereich mit einer unteren Fläche aufweist, und der eine erste Dicke zwischen der oberen Fläche des Trägerstreifens und der unteren Fläche des zentralen Bereichs aufweist. Der Trägerstreifen kann darüber hinaus eine elektrische Leitung aufweisen, die sich quer weg von dem zentralen Bereich erstreckt. Die elektrische Leitung hat eine untere Fläche und sie hat eine zweite Dicke von der oberen Fläche des Trägerstreifens zu der unteren Fläche der elektrischen Leitung neben dem zentralen Bereich. Die zweite Dicke kann geringer sein als die erste Dicke. Das Gehäuse weist darüber hinaus einen Gehäusekörper auf dem Trägerstreifen auf, der den zentralen Bereich umgibt und die Bodenfläche des zentralen Bereichs freilässt. Der Gehäusekörper kann zumindest teilweise neben der unteren Fläche der Leitung und neben der unteren Fläche des zentralen Bereichs vorgesehen sein.
  • Der zentrale Bereich kann einen Bereich zur Chipbefestigung aufweisen und die elektrische Leitung kann gegenüber dem Chipbefestigungsbereich isoliert sein. Der Gehäusekörper kann obere Seitenwände aufweisen, welche eine optische Kavität über dem Chipbefestigungsbereich bilden.
  • Die oberen Seitenwände können schräge Innenflächen aufweisen, die eine Reflektorschale bilden, welche den Chipbefestigungsbereich umgeben.
  • Das modulare Gehäuse kann darüber hinaus eine Verkapselung über der Reflektorschale aufweisen, wobei die Verkapselung eine Linse über der Reflektorschale definiert.
  • In einigen Ausführungsformen kann das modulare Gehäuse darüber hinaus einen umlaufenden Rand aufweisen, der den Chipbefestigungsbereich umgibt und eine Linse auf dem umlaufenden Rand. Das modulare Gehäuse kann darüber hinaus einen umlaufenden Graben aufweisen, der den umlaufenden Rand umgibt.
  • Der Gehäusekörper kann eine optische Kavität über der oberen Fläche der Chipbefestigungsfläche bilden und mindestens ein Teil des Gehäusekörpers kann sich durch den Trägerstreifen hindurch erstrecken.
  • Der zentrale Bereich kann eine Reflektorschale darin aufweisen, einschließlich schräger Seitenwände, die sich von einer oberen Ecke der Reflektorschale zu einem Boden der Reflektorschale erstrecken. Eine dritte Dicke zwischen dem Boden der Reflektorschale und der unteren Fläche des zentralen Bereichs kann größer sein als die zweite Dicke. Eine Breite des zentralen Bereichs kann größer sein als eine Breite des Bodens der Reflektorschale. Darüber hinaus kann eine Breite des zentralen Bereichs größer oder gleich einer Breite der Reflektorschale an der oberen Ecke davon sein.
  • Das modulare Gehäuse kann darüber hinaus eine Erhöhung auf dem Boden der Reflektorschale aufweisen, eine lichtemittierende Festkörpervorrichtung auf der Erhöhung und eine Drahtbond-Verbindung von der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung zu der elektrischen Leitung.
  • Der Gehäusekörper kann obere Seitenwände aufweisen, die eine optische Kavität über der Reflektorschale bilden. Die Reflektorschale kann eine erste Reflektorschale aufweisen und die oberen Seitenwände weisen schräge Innenflächen auf, die eine zweite Reflektorschale bilden, welche die erste Reflektorschale umgibt. Das modulare Gehäuse kann darüber hinaus eine Verkapselung über der Reflektorschale aufweisen, wobei die Verkapselung eine Linse über der Reflektorschale bildet. Das modulare Gehäuse kann darüber hinaus einen umlaufenden Rand, der die Reflektorschale umgibt und eine Linse auf dem umlaufenden Rand aufweisen. Das modulare Gehäuse kann darüber hinaus einen umlaufenden Graben aufweisen, der den umlaufenden Rand umgibt.
  • Der Gehäusekörper hat eine untere Fläche, die im Wesentlichen koplanar zu der unteren Fläche des zentralen Bereichs des Trägerstreifens sein kann.
  • Das modulare Gehäuse kann darüber hinaus eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen aufweisen, und der zentrale Bereich kann eine Mehrzahl von Chipbefestigungsflächen aufweisen, die elektrisch mit entsprechenden aus der Mehrzahl von elektrischen Leitungen verbunden sind, und die so eingerichtet sind, dass sie eine lichtemittierende Vorrichtung aufnehmen.
  • Der Trägerstreifen kann eine Dicke von weniger als 30 mils aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der Trägerstreifen eine Dicke von weniger als 15 mils aufweisen.
  • Ein Trägerstreifen für ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung weist eine obere Fläche und einen zentralen Bereich mit einer unteren Fläche auf, und er weist eine erste Dicke zwischen der oberen Fläche des Trägerstreifens und der unteren Fläche des zentralen Bereichs auf. Der Trägerstreifen weist darüber hinaus eine elektrische Verbindung auf, die sich quer weg von dem zentralen Bereich erstreckt. Die elektrische Leitung hat eine unteren Fläche und eine zweite Dicke von der oberen Fläche des Trägerstreifens zu der unteren Fläche der elektrischen Leitung neben dem zentralen Bereich. Die zweite Dicke kann geringer sein als die erste Dicke.
  • Der zentrale Bereich kann darüber hinaus eine Reflektorschale aufweisen, die darin schräge Seitenwände aufweist, die sich von einer oberen Ecke der Reflektorschale zu einem Boden der Reflektorschale erstrecken. Eine dritte Dicke zwischen dem Boden der Reflektorschale und der Bodenfläche des zentralen Bereichs kann größer sein als die zweite Dicke. Eine Breite des zentralen Bereichs kann größer sein als eine Breite des Bodens der Reflektorschale. Eine Breite des zentralen Bereichs kann größer oder gleich einer Breite der Reflektorschale an der oberen Ecke davon sein.
  • Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für eine lichtemittierende Festkörpervorrichtung bereit. Die Verfahren umfassen das Bereitstellen eines Trägerstreifens, der eine obere Fläche aufweist und der einen zentralen Bereich mit einer unteren Fläche aufweist und der eine erste Dicke zwischen der oberen Fläche des Trägerstreifens und der unteren Fläche des zentralen Bereichs aufweist und der eine elektrische Leitung aufweist, die sich quer weg von dem zentralen Bereich erstreckt, wobei die elektrische Leitung eine untere Fläche aufweist und eine zweite Dicke von der oberen Fläche des Trägerstreifens zu der unteren Fläche der elektrischen Leitung neben dem zentralen Bereich. Die zweite Dicke kann geringer sein als die erste Dicke. Die Verfahren weisen darüber hinaus das Bilden eines Gehäusekörpers auf dem Trägerstreifen auf, welcher den zentralen Bereich umgibt, und der die untere Fläche des zentralen Bereichs freilässt. Der Gehäusekörper kann zumindest teilweise neben der unteren Fläche der Leitung und neben der unteren Fläche des zentralen Bereichs gebildet sein.
  • Der zentrale Bereich kann einen Chipbefestigungsbereich aufweisen, und der Gehäusekörper kann obere Seitenwände aufweisen, die eine optische Kavität über dem Chipbefestigungsbereich bilden und die schräge Innenflächen aufweisen, die eine Reflektorschale, welche den Chipbefestigungsbereich umgibt, bilden und die Verfahren können darüber hinaus das Ausbringen einer Verkapselung in der Reflektorschale aufweisen. Die Verkapselung kann eine Linse über der Reflektorschale bilden. Die Verfahren können darüber hinaus das Anordnen einer Linse über der Reflektorschale aufweisen.
  • Der Gehäusekörper kann darüber hinaus einen umlaufenden Rand aufweisen, der den Chipbefestigungsbereich umgibt und das Anordnen der Linse über der Reflektorschale kann ein Inkontaktbringen der Linse mit dem umlaufenden Rand umfassen.
  • Der zentrale Bereich kann eine Reflektorschale umfassen, die darin schräge Seitenwände aufweist, die sich von einer oberen Ecke der Reflektorschale zu einem Boden der Reflektorschale erstrecken. Eine dritte Dicke zwischen dem Boden der Reflektorschale und der unteren Fläche des zentralen Bereich kann größer sein als die zweite Dicke. Die Verfahren können darüber hinaus das Anordnen einer Erhöhung auf dem Boden der Reflektorschale aufweisen, das Anordnen einer lichtemittierenden Festkörpervorrichtung auf der Erhöhung und das Bilden einer Drahtbond-Verbindung von der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung zu der elektrischen Leitung.
  • Das Herstellen des Gehäusekörpers kann das Bilden des Gehäusekörpers so umfassen, dass eine untere Fläche des zentralen Bereichs des Trägerstreifens freigelassen wird.
  • Die Verfahren können darüber hinaus das Ausbringen einer Verkapselung in die Reflektorschale aufweisen. Die Verkapselung kann eine Linse über der Reflektorschale bilden.
  • Der Gehäusekörper kann darüber hinaus einen umlaufenden Rand aufweisen, der den Chipbefestigungsbereich umgibt und die Verfahren können darüber hinaus das Inkontaktbringen einer Linse mit dem umlaufenden Rand umfassen.
  • Verfahren zum Bilden eines Trägerstreifens für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung schließen das Bereitstellen eines Trägerstreifenrohlings ein, der eine obere Fläche und einen zentralen Bereich mit einer unteren Fläche aufweist, und der eine erste Dicke zwischen der oberen Fläche des Trägerstreifenrohlings und der unteren Fläche des zentralen Bereichs aufweist und einen Teil, der sich quer weg von dem zentralen Bereich erstreckt, wobei der Teil, der sich weg von dem zentralen Bereich erstreckt, eine untere Fläche aufweist und eine zweite Dicke neben dem zentralen Bereich von der oberen Fläche des Trägerstreifens zu der unteren Fläche des Teils, der sich weg von dem zentralen Bereich erstreckt und das Prägen einer Reflektorschale in dem zentralen Bereich. Die zweite Dicke kann geringer sein als die erste Dicke.
  • Das Prägen der Reflektorschale in dem zentralen Bereich kann das Inkontaktbringen eines Stempels mit einem Vorsprung, der eine Form aufweist, welche eine gewünschte Form der Reflektorschale definiert mit der oberen Fläche des Trägerstreifenrohlings über dem zentralen Bereich und Ausüben ausreichender Energie auf den Stempel, um ein Bild des Vorsprungs in den zentralen Bereich des Trägerstreifenrohlings zu drücken.
  • Die Verfahren können darüber hinaus das Abschneiden überschüssigen Materials, das während dem Pressen der Reflektorschale aus dem Trägerstreifenrohling herausgequetscht wird, umfassen.
  • Die Reflektorschale kann schräge Seitenwände aufweisen, die sich von einer oberen Ecke der Reflektorschale zu einem Boden der Reflektorschale erstrecken, und eine dritte Dicke zwischen dem Boden der Reflektorschale und der unteren Fläche des zentralen Bereichs kann größer sein als die zweite Dicke. Eine Breite des zentralen Bereichs kann größer sein als eine Breite des Bodens der Reflektorschale. Eine Breite des zentralen Bereichs kann größer oder gleich einer Breite der Reflektorschale an der oberen Ecke davon sein.
  • Verfahren zum Bilden eines Trägerstreifens für ein lichtemittierendes Festkörpergehäuse gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung weisen das Bereitstellen eines Trägerstreifenrohlings mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche auf und das selektive Ätzen des Trägerstreifenrohlings, um einen ersten Bereich vorzusehen, der eine untere Fläche aufweist und der eine erste Dicke zwischen der oberen Fläche des Trägerstreifenrohlings und der unteren Fläche des Bereichs aufweist und einen zweiten Bereich, der eine untere Fläche aufweist und der eine zweite Dicke von der oberen Fläche des Trägerstreifens zu der unteren Fläche des zweiten Bereichs aufweist. Die zweite Dicke kann geringer sein als die erste Dicke. Die erste Dicke kann geringer sein als 30 mils. Die erste Dicke kann ungefähr 15 mils betragen. Das selektive Ätzen des Trägerstreifenrohlings kann ein selektives Ächzen des Trägerstreifenrohlings umfassen, um eine Vertiefung in dem Trägerstreifen zu bilden, die eine Tiefe von ungefähr 10 mils aufweist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die beigefügten Zeichnungen, welche enthalten sind, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu geben und die in diese Anmeldung gefügt sind und einen Teil dieser Anmeldung bilden, stellen eine bestimmte Ausführungsform/bestimmte Ausführungsformen der Erfindung dar. In den Zeichnungen sind:
  • 1A und 1B sind seitliche Querschnittsansichten, welche herkömmliche Gehäuse für lichtemittierende Vorrichtungen zeigen.
  • 2A ist eine Ansicht von oben und 2B und 2C sind seitliche Querschnittsansichten, welche einen Trägerstreifen für eine oder mehrere lichtemittierende Vorrichtungen gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • 3A ist eine seitliche Ansicht und 3B ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Gehäuses für eine oder mehrere lichtemittierende Vorrichtungen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
  • 4A und 4B sind schematische Diagramme, welche das Herstellen eines Trägerstreifens gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
  • 5 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Gehäuses für eine oder mehrere lichtemittierende Vorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung.
  • 6 ist eine Ansicht von oben eines Trägerstreifens, der zur Verwendung in einem Gehäuse gemäß Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen ist.
  • 7 ist eine weggebrochene Ansicht eines Gehäuses für eine oder mehrere lichtemittierende Vorrichtungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
  • 8 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Gehäuses für eine oder mehrere lichtemittierende Vorrichtungen gemäß noch weiteren Ausführungsformen der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend vollständiger gemäß den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein und sie sollte nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsformen beschränkt angesehen werden. Statt dessen werden diese Ausführungsformen bereit gestellt, so dass diese Offenbarung sorgfältig und vollständig ist und den Schutzbereich der Erfindung für den Fachmann vollständig übermittelt. In den Zeichnungen können die Größe und die relativen Größen von Schichten und Bereichen aus Gründen der Klarheit übertrieben dargestellt sein. Gleiche Bezugszeichen(?) bezeichnen durchweg ähnliche Elemente.
  • Es ist offensichtlich, dass wenn ein Element wie z.B. eine Schicht, ein Bereich oder ein Substrat als "auf" oder als sich erstreckend "auf" ein anderes Element beschrieben ist, es direkt auf oder sich direkt auf das andere Element erstreckend sein kann oder dazwischenliegende Elemente ebenfalls vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu gibt es, wenn ein Element als "direkt auf" oder als "sich direkt auf" ein anderes Element erstreckend bezeichnet ist, keine dazwischen liegenden Elemente. Es ist auch offensichtlich, dass wenn ein Element als mit einem anderen Element "verbunden" oder "gekoppelt" beschrieben ist, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischen liegende Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind, wenn ein Element als mit einem anderen Element "direkt verbunden" oder "direkt gekoppelt" beschrieben ist, keine dazwischen liegenden Elemente vorhanden.
  • Relative Ausdrücke wie "unten" oder "oben" oder "obere" oder "untere" oder "horizontal" oder "quer" oder "vertikal" können hierin verwendet werden, um eine Beziehung eines Elementes, einer Schicht oder eines Bereichs zu einem anderen Element, einer Schicht, oder einem Bereich, sowie er in den Figuren dargestellt ist, zu beschreiben. Es ist offensichtlich, dass beabsichtigt ist, dass diese Ausdrücke verschiedene Orientierungen der Vorrichtung zusätzlich zu den in den Figuren abgebildeten Orientierungen umfassen.
  • Es ist offensichtlich, dass obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, etc., hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponente, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, diese Elemente, Komponente, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke beschränkt werden sollen. Diese Ausdrücke werden nur verwendet, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer Schicht oder einem Abschnitt zu unterscheiden. Daher könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, sowie er nachfolgend diskutiert wird, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Es sei denn, es ist anders definiert, haben alle Ausdrücke (einschließlich technischer und naturwissenschaftlicher Ausdrücke), die hierin verwendet werden, die gleiche Bedeutung, so wie sie im Allgemeinen von einem Fachmann, zu dem diese Erfindung gehört, verstanden werden. Es ist darüber hinaus offensichtlich, dass Ausdrücke, die hierin verwendet werden, so interpretiert werden sollten, als hätten sie eine Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung in dem Zusammenhang dieser Beschreibung und dem relevanten Stand der Technik übereinstimmt und sie sollten nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne interpretiert werden, es sei denn, es hierin ausdrücklich so definiert.
  • Ausführungsformen der Erfindung sind hierin gemäß Querschnittsansichten beschrieben, die schematische Darstellung idealisierter Ausführungsformen (und Zwischenstrukturen) der Erfindung sind. Die dicken Schichten und Bereiche in den Zeichnungen können aus Gründen der Klarheit übertrieben sein. Zusätzlich sind Änderungen gegenüber den Formen der Darstellungen z.B. als ein Ergebnis von Herstellungstechniken und/oder Toleranzen, zu erwarten. Daher sollten Ausführungsformen der Erfindung nicht so verstanden sein werden, dass sie auf bestimmte Formen von Bereichen, die hierin dargestellt sind, beschränkt sind, sondern sie sollen Abweichungen der Formen, die z.B. von der Herstellung herrühren, umfassen.
  • So, wie er hierin verwendet wird, kann der Ausdruck lichtemittierende Halbleitervorrichtung eine Leuchtdiode, eine Laserdiode und/oder andere Halbleitervorrichtungen umfassen, die eine oder mehrere Halbleiterschichten, die Silizium, Siliziumkarbid, Galliumnitrid und/oder andere Halbleitermaterialien aufweisen können, ein Substrat, welches Saphir, Silizium, Siliziumkarbid und/oder andere mikroelektronischen Substrate aufweist und eine oder mehrere Kontaktschichten, welche Metall und/oder andere leitfähige Schichten aufweisen, aufweisen. In einigen Ausführungsformen können ultraviolette, blaue und/oder grüne Leuchtdioden ("LEDs") vorgesehen sein. Rote und/oder bernsteinfarbene LEDs können ebenfalls vorgesehen sein. Die Konstruktion und Herstellung von lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen sind dem Fachmann wohl bekannt und müssen hierin nicht im Detail beschrieben werden.
  • Zum Beispiel können die lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen, die gemäß Ausführungsformen der Erfindung eingehaust sind, Galliumnitrid-basierende LEDs oder Laser sein, die auf einem Siliziumkarbid-Substrat, wie z.B. denen, die von Cree, Inc. aus Durham, North Carolina, hergestellt und verkauft werden, hergestellt sind. Die LEDs und/oder Laser können so ausgestaltet sein, dass sie so arbeiten, dass eine Lichtemission durch das Substrat in einer sogenannten "Flip-Chip"-Orientierung auftritt.
  • Gemäß den 2A bis 2C wird nun ein Trägerstreifen 100 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. 2A ist eine Ansicht von oben des Trägerstreifens 100, während 2B und 2C Querschnittsansichten sind, die längs der Linie A-A aus 2A gemacht sind. Der Trägerstreifen 100 weist einen zentralen Bereich 102 und eine Mehrzahl von Leitungen 104, 106 auf, die sich weg von dem zentralen Bereich 102 erstrecken. Die elektrischen Leitungen 104, 106 können elektrisch gegenüber einander und/oder gegenüber dem zentralen Bereich 102 des Trägerstreifens 100 isoliert sein. Die Leitungen können so angeordnet sein, dass Leitungen entgegengesetzter Polaritätstypen (z.B. Anoden oder Kathoden) auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerstreifens 100 vorgesehen sind, was die Verbindung von Gehäusen, welche die Trägerstreifen 100 in Serie verwenden, erleichtert.
  • Wie in 2A gezeigt, hat der Trägerstreifen 100 darüber hinaus eine obere Fläche 100a. Der zentrale Bereich 102 des Trägerstreifens 100 hat eine im Wesentlichen flache untere Fläche 102b, die von den unteren Flächen 104b, 104c der Leitungen 104, 106 durch Seitenwände 102c beabstandet ist. Der zentrale Bereich 102 hat eine erste Dicke (d.h. der Abstand zwischen der oberen Fläche 100a des Trägerstreifens 100 und der unteren Fläche 102 des zentralen Bereichs 102) und die elektrischen Leitungen 104, 106 haben eine zweite Dicke (d.h. der Abstand zwischen der oberen Fläche 100a des Trägerstreifens 100 und der unteren Fläche 104b, 106b der entsprechenden Leitungen 104, 106), die geringer ist als die erste Dicke.
  • Eine Reflektorschale 120 ist in dem zentralen Bereich 102 gebildet. Die Reflektorschale 124 weist eine schräge Seitenwand auf, die sich von der oberen Fläche 100a des Trägerstreifens 100 zu einem Boden 124b erstreckt, der innerhalb des zentralen Bereichs 102 angeordnet ist. Die Reflektorschale 124 kann eine beliebige äußere Form aufweisen. Jedoch hat die Reflektorschale 124 in den in 2A bis 2C dargestellten Ausführungsformen eine im Allgemeinen kreisförmige Umfangsform. Daher können die Seitenwände der Reflektorschale 124 eine im Wesentlichen kreisförmige obere Lippe 124a bilden, dort wo die Reflektorschale 124 die obere Fläche 100a des Trägerstreifens 100 schneidet. Die in 2A bis 2C gezeigte Seitenwand der Reflektorschale 124 hat die Form eines konischen Abschnitts (z.B. eines Kegelstumpfes). Jedoch kann die Seitenwand der Reflektorschale 124 andere Formen bilden, z.B. einen festen parabolischen Abschnitt.
  • Der Boden 124b der Reflektorschale 124 hat einen Durchmesser, der geringer ist als eine Breite des zentralen Bereichs 102 (d.h. eines Abstands zwischen den Seitenwänden 102c des zentralen Bereichs 102). Darüber hinaus hat die obere Lippe 124a der Reflektorschale 124 einen Durchmesser, der geringer oder gleich der Breite des zentralen Bereichs 102 ist. Darüber hinaus kann die Dicke des zentralen Bereichs 102 zwischen dem Boden 124b der Reflektorschale 124 und der unteren Fläche 102b des zentralen Bereichs 102 dicker als elektrische Leitungen 104, 106 sein. So wie es detaillierter unten beschrieben wird, kann ein Gehäuse für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung Wärme durch den zentralen Bereich 102 des Trägerstreifens 100 dissipieren statt durch die Leitungen 104, 106. Daher können die relativen physikalischen Dimensionen des zentralen Bereichs 102 die Wärmedissipationseigenschaften des Gehäuses durch Reduzieren des Wärmewiderstands des Gehäuses verbessern.
  • Der Wärmewiderstand ist invers proportional zu der Oberfläche, durch welche die Wärme geleitet wird. Das heißt, der Wärmewiderstand ist durch die Gleichung RTH = L/kA (1)definiert, wobei k der thermische Leitkoeffizient ist, L die Länge des Materials ist, durch welche die Wärme dissipiert werden muss, und A stellt die Fläche dar, durch welche die Wärme dissipiert werden muss. Daher kann, wenn die Wärme durch eine große Oberfläche dissipiert wird, wie z.B. die untere Fläche 102b des zentralen Bereichs 102, der Wärmewiderstand des Gehäuses verringert werden. Während gemäß Gleichung (1) die größere Dicke des zentralen Bereichs 102 den Wärmewiderstand des Gehäuses wenig erhöht, kann es darüber hinaus die Dicke des zentralen Bereichs 102 der Wärme ermöglichen, sich mehr auszubreiten bevor sie aus dem Gehäuse extrahiert wird. Da Wärme in einem LED-Gehäuse in einem relativ kleinen Bereich (d.h. der Fläche der lichtemittierenden Vorrichtungen 114), erzeugt wird, kann es erwünscht sein, die Dicke des zentralen Bereichs 102 zu erhöhen, um größeren Vorteil aus der relativ großen Oberfläche des zentralen Bereichs 102 zu ziehen.
  • Gemäß 2C ist eine Erhöhung 116 mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen 114 innerhalb der Reflektorschale 124 auf dem Boden 124b davon befestigt. Die Erhöhung 116 kann ein nichtleitfähiges Material wie z.B. Aluminiumnitrit, Siliziumkarbid und/oder chemisch dampfabgeschiedenen (chemical vapor deposit; CVD-) Diamant aufweisen, auf dem eine Mehrzahl von elektrischen Trassen (nicht gezeigt) gebildet sein können. Die thermische Leitfähigkeit von Aluminiumnitrit und Siliziumkarbid beträgt ungefähr 400 W/MK, während die thermische Leitfähigkeit von CVD-Diamant ungefähr 800 W/MK, beträgt. Die Dicke der Erhöhung 116 kann ungefähr 300 bis ungefähr 600 μm betragen, obwohl andere Dicken verwendet werden können. Eine Mehrzahl von Drahtbondverbindungen 112 ist zwischen der Erhöhung 116 und den Vorrichtungen 114 auf der einen Seite und entsprechenden der elektrischen Leitungen 104, 106 auf der anderen Seite hergestellt.
  • Ein Gehäuse 160, das die Trägerstreifen 100 aufweist, ist in 3A und 3B dargestellt, die seitliche bzw. Querschnittsansichten eines Gehäuses 160 für eine oder mehrere lichtemittierende Vorrichtungen sind. Gemäß 3A und 3B weist das Gehäuse 160 einen gegossenen Gehäusekörper 130 auf, der den Trägerstreifen 100 umgibt, und eine Linse 140, die über dem zentralen Bereich 102 des Trägerstreifens 100 befestigt ist. Die elektrischen Leitungen 104, 106 erstrecken sich von Seiten des Gehäusekörpers 130. Andere optische Einrichtungen, wie z.B. Reflektoren, Streuelemente, etc., können statt oder zusätzlich zu der Linse 140 vorgesehen sein.
  • Der Gehäusekörper 130 kann z.B. aus einem thermoplastischen Material durch Transfer- oder Spritzgießen um den Trägerstreifen 100 hergestellt sein. Das thermoplastische Material kann ein Flüssigkristallpolymer, wie z.B. Polymere A130 und/oder S135 aus der Vectra®-Serie, die von Ticona Engineering Polymers erhältlich ist, umfassen. Andere geeignete Flüssigkristallpolymere sind von Solvay Advanced Polymers erhältlich. Polykarbonat, Lexan® von GE Polymers und/oder Polyphthalamide können ebenfalls als das thermoplastische Material für den Gehäusekörper 130 verwendet werden. Der Gehäusekörper 130 kann die untere Fläche 102b des zentralen Bereichs 102 des Trägerstreifens 100 freilassen. Der Gehäusekörper 130 kann sich zumindest teilweise zwischen unteren Flächen 104b, 106b der Leitungen 104, 106 und einer unteren Fläche 102b des zentralen Bereichs 102 des Trägerstreifens 100 erstrecken, während zumindest ein Teil der unteren Fläche 102b des zentralen Bereichs 102 freigelassen wird. Darüber hinaus kann der Gehäusekörper 130 eine untere Fläche 130b aufweisen, die koplanar zu der unteren Fläche 102b des zentralen Bereichs 102 des Trägerstreifens 100 ist. Jedoch können in einigen Ausführungsformen die untere Fläche 102b des zentralen Bereichs 102 des Trägerstreifens 100 und die untere Fläche 130b des Gehäusekörpers 130 nicht koplanar sein. Zum Beispiel kann sich die untere Fläche 130b des Gehäusekörpers 130 weg von der unteren Fläche 102b des zentralen Bereichs 102 des Trägerstreifens 100 erstrecken. In anderen Ausführungsformen kann sich der zentrale Bereich 102 weg von dem Gehäusekörper 130 erstrecken. Wenn das Gehäuse 160 befestigt ist, kann die freigelassene Oberfläche 100b des Trägerstreifens 100 in thermischem Kontakt z.B. mit einer externen Wärmesenke (nicht gezeigt) angeordnet werden.
  • Wie in 3B gezeigt, kann der Gehäusekörper 130 so gebildet sein, dass er eine obere Fläche des zentralen Bereichs 102 des Trägerstreifens 100, der die Reflektorschale 120 enthält, freilässt. Der Gehäusekörper 130 kann gegenüberliegende obere Seitenwände 134 aufweisen, die eine optische Kavität 150 über der Reflektorschale 120 und der Erhöhung 116 bilden. Die oberen Seitenwände 134 können schräge Innenflächen aufweisen, die eine zweite Reflektorschale 138 über der ersten Reflektorschale 124 und diese umgebend bilden. Die Linse 140 kann zumindest teilweise innerhalb der optischen Kavität 150 über der Reflektorschale 120 angeordnet sein. Die Reflektorschale 120 und die optische Kavität 150, die durch den Gehäusekörper 130 gebildet werden, können z.B. mit einem flüssigen Verkapselungsmaterial, wie z.B. flüssigem Silikon und/oder Harz, gefüllt sein, das ein Wellenlängenumwandlungsmaterial, z.B. einen Leuchtstoff, darin enthalten kann.
  • Die Linse 140 kann in Kontakt mit einem umlaufenden Rand 136 angeordnet sein, der wie in 3B gezeigt in den Seitenwänden 134 gebildet sein kann und/oder er kann ein separates Merkmal des Körpers 130 sein. Der umlaufende Rand 136 kann die vertikale Position der Linse 140 in Relation zu den lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen 114 in der Reflektorschale 120 bestimmen. Darüber hinaus können die Seitenwände 134 einen umlaufenden Graben 132 außerhalb des umlaufenden Randes 136 aufweisen. Der umlaufende Rahmen 132 kann teilweise hilfreich sein, wenn eine flüssige Verkapselung, wie z.B. Silikon, als eine Verkapselung für das Gehäuse 160 verwendet wird, sowie es unten erklärt wird.
  • In einem Verfahren zum Zusammenbauen eines Gehäuses gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung wird eine flüssige Verkapselung in die Kavität 150, die durch den Gehäusekörper 130 gebildet wird, eingebracht. Die Linse 140 wird dann in die Kavität 150 abgesenkt, wo sie die flüssige Verkapselung berühren kann. Wenn die verflüssigte Verkapselung ausgehärtet ist, kann sie als ein Kleber wirken, um die Linse 140 am Ort in dem Gehäuse 160 zu halten. Wenn die Linse 140 in Kontakt mit der flüssigen Verkapselung angeordnet ist, kann ein Teil der Verkapselung um die Linse 140 herum herausgequetscht werden, was potentiell die optischen/mechanischen Eigenschaften des Gehäuses 160 beeinflusst. In Ausführungsformen der Erfindung, welche einen umlaufenden Graben 132, der einen umlaufenden Rand 136 umgibt, aufweisen, wird die Linse 140 in die Kavität 150 eingefügt, bis sie den umlaufenden Rand 136 berührt. Daher kann die Höhe des umlaufenden Randes 136 den Abstand zwischen der Linse 140 und den lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen 114 genau bestimmen, was die optische Gleichmäßigkeit von Gehäuse zu Gehäuse verbessert. Überschüssiges flüssiges Verkapselungsmaterial kann vorzugsweise in den umlaufenden Graben 132 laufen, statt an der Linse 140 hinauf und um diese herum zulaufen. Die Verwendung umlaufender Kanten und Gräben zur Steuerung von Verkapselungsmaterialien und Linsen ist im Detail in US-Anmeldung Nr. 2005/0218421 mit dem Titel "Methods For Packaging A Light Emitting Device And Packaged Light Emitting Devices" beschrieben, die dem gleichen Inhaber gehört wie die vorliegende Erfindung und deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Die Herstellung eines Trägerstreifens 100 gemäß Ausführungsformen der Erfindung ist in 4A und 4B dargestellt. Wie hierin gezeigt, weist ein Trägerstreifenrohling 100' einen zentralen Bereich 102' und Leitungen 104, 106, die sich weg von dem zentralen Bereich 102' erstrecken, auf. Der Rohling kann zum Beispiel aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen Metall gebildet sein, welches eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Der zentrale Bereich 102' kann eine Dicke von ungefähr 550 μm aufweisen, während die Leitungen 104, 106 eine Dicke von ungefähr 250 μm aufweisen können. Der zentrale Bereich 102' hat eine Dicke, die größer ist als die Dicke der Leitungen 104, 106. Der Rohling 100' ist in einem Trägerelement 320 angeordnet, das so geformt ist, dass es den Rohling 100' aufnimmt. Ein Stempel 310, der einen Vorsprung 315 aufweist, wird in Kontakt mit dem Rohling 100' gebracht und es wird ausreichend Energie (z.B. Kraft und/oder Wärme) aufgewandt, um ein Bild des Vorsprungs 315 in den zentralen Bereich 102' zu drücken. Der Vorsprung 315 kann abgewinkelte Seitenwände aufweisen und er kann eine Breite aufweisen, die geringer ist als die Breite des zentralen Bereichs 102', so dass der Vorsprung 315 eine Reflektorschale 124 innerhalb des zentralen Bereichs 102' erzeugt. Überschüssiges Material (nicht gezeigt), das herausgedrückt werden kann, wenn die Reflektorschale 124 gebildet wird, kann von dem fertigen Trägerstreifen 100 abgeschnitten werden.
  • Ein Festkörperbeleuchtungsgehäuse 260 gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist in 5 dargestellt. Das Gehäuse 260 weist einen Trägerstreifen 200 mit einer Mehrzahl von Chipbefestigungsbereichen 202, die in einem zentralen Bereich des Trägerstreifens 200 angeordnet sind und eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen 204, 206, die sich weg von dem Chipbefestigungsbereichen erstrecken, auf. Sowohl die oberen als auch die unteren Flächen der Chipbefestigungsbereiche 202 liegen frei. Die in der in 5 gezeigten Ausführungsformen sind entsprechende der ersten elektrischen Leitungen 206 integriert mit entsprechenden der Chipbefestigungsbereiche 202 ausgebildet, während die zweiten elektrischen Leitungen 204 gegenüber den Chipbefestigungsbereichen 202 elektrisch isoliert sind.
  • Ein Trägerstreifenrohling 200' ist in der Ansicht von oben in 6 gezeigt. Der Trägerstreifenrohling 200' weist vier Chipbefestigungsbereiche 202a–d auf, die integriert mit vier entsprechenden Leitungen 206a–d ausgebildet sind. Der Rohling 200' weist darüber hinaus vier elektrische Leitungen 204a–d auf, die gegenüber den Chipbefestigungsbereichen 202a–d isoliert sind. Die Chipbefestigungsbereiche 202a–d und Leitungen 204a–d und 206a–d werden durch einen externen Rahmen 201, der abgeschnitten werden kann, nachdem ein Gehäusekörper auf den Trägerstreifenrohling 200' gegossen wurde, am Ort gehalten. Der Trägerstreifenrohling 200' kann aus einem Metall hergestellt sein, welches einen geringen thermischen Widerstand aufweist, wie z.B. Kupfer und er kann weniger als ungefähr 30 mils dick sein. In einigen Ausführungsformen kann der Trägerstreifen weniger als ungefähr 15 mils dick sein. Wie nachfolgend erklärt, kann der Trägerstreifen 200 im Wesentlichen dünner sein als ein typischer Trägerstreifen, da der Trägerstreifen 200 direkt auf einer externen Wärmesenke befestigt werden kann, so dass Wärme aus dem Trägerstreifen durch einen großen Oberflächenbereich gegenüber der Oberfläche des Chipbefestigungsbereichs 200a–d des Trägerstreifens 200, auf dem die lichtemittierenden Vorrichtungen 214 befestigt sind, abgeführt wird.
  • Zurück in 5 weist der Trägerstreifen 200 darüber hinaus Bereiche 224 reduzierter Dicke auf, die Vertiefungen 226 in dem Trägerstreifen 200 bilden. Die Bereiche reduzierter Dicke 224, 226 können z.B. durch selektives Ächzen von Teilen des Trägerstreifens 200 gebildet sein. Ein Gehäusekörper 230 ist auf/um den Trägerstreifen gebildet, zum Beispiel durch Transfer- oder Spritzgießen.
  • Der Gehäusekörper 230 kann die untere Fläche 202b der Chipbefestigungsbereiche 202 sowie anderer Teile der unteren Fläche des Trägerstreifens 200 freilassen. Darüber hinaus kann der Gehäusekörper 230 eine untere Fläche 230b aufweisen, die koplanar zu der unteren Fläche 200b des Trägerstreifens 200 ist. Jedoch können in einigen Ausführungsformen die untere Fläche 202b der Chipbefestigungsbereiche 202 des Trägerstreifens 200 und die untere Fläche 230b des Gehäusekörpers 230 nicht koplanar sein. Zum Beispiel kann sich die untere Fläche 230b des Gehäusekörpers 230 unter die untere Fläche 202b des Trägerstreifens 200 erstrecken. In anderen Ausführungsformen können sich die Befestigungsbereiche 202 unter den Gehäusekörper 230 erstrecken. Wenn das Gehäuse 260 befestigt wird, kann die freigelassene Fläche 200b des Trägerstreifens 200 in thermischem Kontakt, zum Beispiel mit einer externen Wärmesenke (nicht gezeigt), angeordnet werden.
  • Der Gehäusekörper 230 kann darüber hinaus so geformt sein, dass er die Aussparungen 226, die durch die Bereiche reduzierter Dicke 224 des Trägerstreifens 200 gebildet werden, füllt. Daher kann sich der Gehäusekörper 230 zumindest teilweise von einer unteren Fläche der Bereiche reduzierter Dicke 224 zu einer unteren Fläche 200b des Trägerstreifens 200 erstrecken. Durch Füllen der Ausnehmung 226 mit dem Gehäusekörper 230 kann der Gehäusekörper 230 eine starke mechanische Verbindung mit dem Trägerstreifen 200 bilden ohne die Notwendigkeit eines Klebstoffes. Jedoch kann ein Klebstoffmittel dem Kunststoff, der zum Bilden des Gehäusekörpers 230 verwendet wird, hinzugefügt werden, um einen Ausfluss flüssigen Verkapselungsmaterials aus der optischen Kavität 250 durch Nähte oder Räume zwischen dem Kunststoffmaterial des Gehäusekörpers und dem Trägerstreifen 200 zu verhindern oder zu reduzieren.
  • Der Gehäusekörper 230 kann so gebildet sein, dass er obere Flächen der Chipbefestigungsbereiche 202 des Trägerstreifens 200 freilässt. Der Gehäusekörper 230 kann gegenüberliegende obere Seitenwände 234 aufweisen, die eine optische Kavität 250 über den Chipbefestigungsbereichen 202 bilden. Die oberen Seitenwände 234 können schräge Innenflächen 238 aufweisen, die eine Reflektorschale bilden, die über den Chipbefestigungsbereichen 202 liegt und diese umgibt. Eine Linse 240 kann zumindest teilweise innerhalb der optischen Kavität 250 über den Chipbefestigungsbereichen 202 angeordnet sein. Die optische Kavität 250, welche durch den Gehäusekörper 230 gebildet wird, kann z.B. mit einem flüssigen Verkapselungsmaterial, wie z.B. flüssigem Silikon und/oder Harz, gefüllt sein, welches ein Wellenlängenumwandlungsmaterial, wie z.B. einen Leuchtstoff, darin aufweisen kann.
  • Die Linse 240 kann in Kontakt mit einem umlaufenden Rand 236, der wie in 5 gezeigt in den Seitenwänden 234 gebildet sein kann und/oder der ein separates Element des Körpers 230 sein kann, angeordnet sein. Darüber hinaus können die Seitenwände 234 einen umlaufenden Graben 232 außerhalb des umlaufenden Randes 236 aufweisen. Wie oben erklärt, kann der umlaufende Graben 232 insbesondere nützlich sein, wenn eine flüssige Verkapselung, wie z.B. Silikon als eine Verkapselung für das Gehäuse 260 verwendet wird, um ein Herausquetschen des Verkapselungsmaterials während oder nach dem Zusammenbau des Gehäuses zu reduzieren oder zu verhindern.
  • Eine Mehrzahl von lichtemittierenden Festkörpervorrichtungen 214 sind auf entsprechenden der Chipbefestigungsbereiche 202, die elektrisch mit entsprechenden der ersten elektrischen Leitungen 206 verbunden sind, befestigt. Drahtbondverbindungen 216 sind zwischen den lichtemittierenden Vorrichtungen 214 und entsprechenden der zweiten elektrischen Leitungen 204 hergestellt.
  • 7 ist eine weggebrochene perspektivische Ansicht eines Gehäuses 260 gemäß Ausführungsformen der Erfindung, welche einen Gehäusekörper 230, der auf einen Trägerstreifen 200 gegossen ist, zeigt. Auf dem Trägerstreifen 200 in der optischen Kavität 250, die durch die Seitenwände 234 des Gehäusekörpers 230 gebildet wird, vier lichtemittierende Halbleitervorrichtungen 214 befestigt. Die lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen sind durch Drahtbongungen 216 mit entsprechenden der zweiten elektrischen Leitungen 204 verbunden, die sich von einer Seite des Gehäuses gegenüber den ersten elektrischen Leitungen 206 erstrecken. Eine Linse 240 ist über der optischen Kavität 250 angeordnet.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht eines Gehäuses 360 für lichtemittierende Halbleitervorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung. Merkmale des Gehäuses 360, die die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen, die in 5 gezeigt sind, aufweisen, sind ähnlich den entsprechenden Merkmalen des in 5 gezeigten Gehäuses 260. In dem Gehäuse 360 ist statt des Bereitstellens eines separaten Linsenelementes, das in das Gehäuse eingefügt wird, ein Linsenelement durch Austragen eines flüssigen Verkapselungsmaterials in die Kavität, die durch die Seitenwände 230 gebildet wird, und Aushärten der flüssigen Verkapselung gebildet. Geschiedene Linsen werden in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/197,096 mit dem Titel „Packages for semiconductor light emitting devices utilizing dispensed encapsulants and methods of packaging the same", angemeldet am 4. August 2005, die dem gleichen Inhaber gehört wie die vorliegende Erfindung, und deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, diskutiert.
  • Insbesondere kann, nachdem die lichtemittierenden Vorrichtungen 214 auf den Chipbefestigungsbereichen befestigt sind, ein erstes Ausbringen eines Verkapselungsmaterials 330 ausgeführt werden, um die Vorrichtung 214 abzudecken. Das Material des ersten Ausbringens kann ein wellenlängenumwandelndes Material, wie z.B. einen Leuchtstoff, aufweisen. Das erste Verkapselungsmaterial 330 kann einen konvexen, flachen oder konkaven Meniskus bilden, der durch den umlaufenden Rand 236 der Seitenwandteile 234 gebildet wird, die mit scharfen Kanten versehen sind, um die Bildung des Meniskus zu erleichtern. Nachdem das Verkapselungsmaterial 330 zumindest teilweise ausgehärtet ist, kann ein zweites Ausbringen von Verkapselungsmaterial 335 ausgeführt werden. Das zweite Verkapselungsmaterial 335 kann so gebildet sein, dass es einen konkaven, flachen oder konvexen Meniskus aufweist, der durch eine obere Kante 344 der Seitenwandteile 234 gebildet wird in Abhängigkeit von der ausgebrachten Materialmenge. Das zweite Verkapselungsmaterial 335 kann dann ausgehärtet werden, um eine Linse 340 über der optischen Kavität 250 zu bilden.
  • Ausführungsformen der Erfindung können die Bildung von Gehäusen für lichtemittierende Halbleitervorrichtungen erlauben, in denen mehrere Hochleistungsvorrichtungen in enger Nähe angeordnet sind, was zu einer Emission mit höherer optischer Qualität mit besserer Farbmischung führt. Darüber hinaus kann eine Anordnung eines Gehäuses gemäß Ausführungsformen der Erfindung vereinfacht werden, da der Gehäusekörper durch Spritzgießtechniken gebildet werden kann.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein trägerstreifenbasierendes Gehäuse für eine oder mehrer lichtemittierende Halbleitervorrichtungen einen kurzen thermischen Weg zwischen den lichtemittierenden Halbleitervorrichtungen und einer externen Wärmesenke bereitstellen, da die lichtemittierenden Vorrichtungen auf einer Seite der Wärmesenke befestigt sind, während die gegenüberliegende Seite des Trägerstreifens verwendet wird, um eine externe Wärmesenke zu kontaktieren. Darüber hinaus kann der Oberflächenbereich des Trägerstreifens, durch den die Wärme abgeführt wird, größer sein als der Chipbefestigungsbereich, was die Wärmeabfuhr verbessern kann.
  • Die vorangegangene Beschreibung ist für die vorliegende Erfindung beispielhaft und sollte nicht als beschränkend dafür angesehen werden. Obwohl einige beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben wurden, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass viele Modifikationen an den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind ohne materiell von den neuen Lehren und Vorteilen dieser Erfindung abzuweichen. Entsprechend ist beabsichtigt, dass all diese Modifikationen vom Schutzbereich dieser Erfindung, so wie er in den Ansprüchen definiert wird, umfasst sind. Daher ist es offensichtlich, dass das Vorstehende für die vorliegende Erfindung erläuternd ist und nicht auf die bestimmten offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein soll und dass Modifikationen an den offenbarten Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche umfasst werden sollen. Die Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche definiert, wobei Äquivalente der Ansprüche darin enthalten sein sollen.

Claims (44)

  1. Modulares Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung mit: einem Trägerstreifen, der eine obere Fläche aufweist und der einen zentralen Bereich mit einer unteren Fläche aufweist und mit einer ersten Dicke zwischen der oberen Fläche des Trägerstreifens und der unteren Fläche des zentralen Bereichs, wobei der Trägerstreifen darüber hinaus eine elektrische Leitung aufweist, die sich quer weg von dem zentralen Bereich erstreckt, wobei die elektrische Leitung eine untere Fläche und eine zweite Dicke von der oberen Fläche des Trägerstreifens zu der unteren Fläche der elektrischen Leitung neben dem zentralen Bereich aufweist, wobei die zweite Dicke geringer ist als die erste Dicke und einem Gehäusekörper auf dem Trägerstreifen, welcher den zentralen Bereich umgibt und welcher die untere Fläche des zentralen Bereichs frei lässt, wobei der Gehäusekörper zumindest teilweise unter der unteren Fläche der Leitung und neben der unteren Fläche des zentralen Bereichs vorgesehen ist.
  2. Modulares Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Bereich einen Chipbefestigungsbereich aufweist und dass die elektrische Leitung gegenüber dem Chipbefestigungsbereich isoliert ist und dass der Gehäusekörper obere Seitenwände aufweist, die eine optische Kavität über dem Chipbefestigungsbereich bilden.
  3. Modulares Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Seitenwände schräge Innenflächen aufweisen, die eine Reflektorschale bilden, die den Chipbefestigungsbereich umgibt.
  4. Modulares Gehäuse nach Anspruch 2, darüber hinaus mit einer Verkapselung über der Reflektorschale, wobei die Verkapselung eine Linse über der Reflektorschale bildet.
  5. Modulares Gehäuse nach Anspruch 1, darüber hinaus mit einem umlaufenden Rand, der den Chipbefestigungsbereich umgibt, und mit einer Linse auf dem umlaufenden Rand.
  6. Modulares Gehäuse nach Anspruch 5, darüber hinaus mit einem umlaufenden Graben, der den umlaufenden Rand umgibt.
  7. Modulares Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper eine optische Kavität über der oberen Fläche der Chipbefestigungsfläche bildet und dass sich mindestens ein Teil des Gehäusekörpers durch den Trägerstreifen erstreckt.
  8. Modulares Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Bereich eine Reflektorschale darin aufweist, wobei die Reflektorschale schräge Seitenwände aufweist, die sich von einer oberen Ecke der Reflektorschale zu einem Boden der Reflektorschale erstrecken, wobei eine dritte Dicke zwischen dem Boden der Reflektorschale und der unteren Fläche des zentralen Bereichs größer ist als die zweite Dicke.
  9. Modulares Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite des zentralen Bereichs größer ist als eine Breite des Bodens der Reflektorschale.
  10. Modulares Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite des zentralen Bereichs größer oder gleich einer Breite der Reflektorschale an deren oberer Ecke ist.
  11. Modulares Gehäuse nach Anspruch 8, darüber hinaus mit einer Erhöhung auf dem Boden der Reflektorschale, einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung auf der Erhöhung und einer Drahtbondverbindung von der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung zu der elektrischen Leitung.
  12. Modulares Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper obere Seitenwände aufweist, die eine optische Kavität über der Reflektorschale bilden.
  13. Modulares Gehäuse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorschale eine erste Reflektorschale aufweist und dass die oberen Seitenwände schräge Innenflächen aufweisen, die eine zweite Reflektorschale, welche die erste Reflektorschale umgibt, bilden.
  14. Modulares Gehäuse nach Anspruch 12, darüber hinaus mit einer Verkapselung über der Reflektorschale, wobei die Verkapselung eine Linse über der Reflektorschale bildet.
  15. Modulares Gehäuse nach Anspruch 8, darüber hinaus mit einem umlaufenden Rand, welcher die Reflektorschale umgibt und mit einer Linse auf dem umlaufenden Rand.
  16. Modulares Gehäuse nach Anspruch 15, darüber hinaus mit einem umlaufenden Graben, welcher den umlaufenden Rand umgibt.
  17. Modulares Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper eine untere Fläche aufweist, die im Wesentlichen zu der unteren Fläche des zentralen Bereichs des Trägerstreifens koplanar ist.
  18. Modulares Gehäuse nach Anspruch 1, darüber hinaus mit einer Mehrzahl von elektrischen Leitungen, wobei der zentrale Bereich eine Mehrzahl von Chipbefestigungsflächen aufweist, die elektrisch mit entsprechenden aus der Mehrzahl von elektrischen Leitungen verbunden sind und die so eingerichtet sind, dass sie eine lichtemittierende Vorrichtung aufnehmen.
  19. Modulares Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerstreifen eine Dicke von weniger als 30 mils aufweist.
  20. Modulares Gehäuse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerstreifen eine Dicke von ungefähr 15 mils aufweist.
  21. Trägerstreifen für ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung mit: einer oberen Fläche einem zentralen Bereich, der eine untere Fläche aufweist und der eine erste Dicke zwischen der unteren Fläche des Trägerstreifens und der unteren Fläche des zentralen Bereichs aufweist, und einer elektrischen Leitung, die sich quer weg von dem zentralen Bereich erstreckt, wobei die elektrische Leitung eine untere Fläche und eine zweite Dicke von der unteren Fläche des Trägerstreifens zu der unteren Fläche der elektrischen Leitung neben dem zentralen Bereich aufweist, wobei die zweite Dicke geringer ist als die erste Dicke.
  22. Trägerstreifen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Bereich eine Reflektorschale darin aufweist, wobei die Reflektorschale schräge Seitenwände aufweist, die sich von einer oberen Ecke der Reflektorschale zu einem Boden der Reflektorschale erstrecken, wobei eine dritte Dicke zwischen dem Boden der Reflektorschale und der unteren Fläche des zentralen Bereichs größer ist als die zweite Dicke.
  23. Trägerstreifen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite des zentralen Bereichs größer ist als eine Breite des Bodens der Reflektorschale.
  24. Trägerstreifen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite des zentralen Bereichs größer oder gleich einer Breite der Reflektorschale an deren oberer Ecke ist.
  25. Verfahren zum Bilden eines Gehäuses für eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit: Bereitstellen eines Trägerstreifens, der eine obere Fläche aufweist und der einen zentralen Bereich mit einer unteren Fläche aufweist und der eine erste Dicke zwischen der oberen Fläche des Trägerstreifens und der unteren Fläche des zentralen Bereichs aufweist und der eine elektrische Leitung aufweist, die sich quer weg von dem zentralen Bereich erstreckt, wobei die elektrische Leitung eine untere Fläche und eine zweite Dicke von der oberen Fläche des Trägerstreifens zu der unteren Fläche der elektrischen Leitung neben dem zentralen Bereich aufweist, wobei die zweite Dicke geringer ist als die erste Dicke, und Bilden eines Gehäusekörpers auf dem Trägerstreifen, der den zentralen Bereich umgibt und der die untere Fläche des zentralen Bereichs frei lässt, wobei der Gehäusekörper zumindest teilweise unter der unteren Fläche der Leitung und neben der unteren Fläche des zentralen Bereichs gebildet wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Bereich einen Chipbefestigungsbereich aufweist und dass der Gehäusekörper obere Seitenwände aufweist, die eine optische Kavität über dem Chipbefestigungsbereich bilden und der schräge Innenflächen aufweist, die eine Reflektorschale bilden, die den Chipbefestigungsbereich umgibt, wobei das Verfahren darüber hinaus das Ausbringen einer Verkapselung in der Reflektorschale umfasst.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkapselung eine Linse über der Reflektorschale bildet.
  28. Verfahren nach Anspruch 26, darüber hinaus mit Anordnen einer Linse über der Reflektorschale.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper darüber hinaus einen umlaufenden Rand aufweist, der den Chipbefestigungsbereich umgibt und dass das Anordnen der Linse über der Reflektorschale das Inkontaktbringen der Linse mit dem umlaufenden Rand aufweist.
  30. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Bereich eine Reflektorschale darin aufweist, wobei die Reflektorschale schräge Seitenwände aufweist, die sich von einer oberen Ecke der Reflektorschale zu einem Boden der Reflektorschale erstrecken, wobei eine dritte Dicke zwischen dem Boden der Reflektorschale und der unteren Fläche des zentralen Bereichs größer ist als die zweite Dicke, wobei das Verfahren darüber hinaus das Anordnen einer Erhöhung auf dem Boden der Reflektorschale, das Anordnen einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung auf der Erhöhung und das Bilden einer Drahtbondverbindung von der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung zu der elektrischen Leitung aufweist.
  31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden des Gehäusekörpers das Bilden des Gehäusekörpers aufweist, sodass eine untere Fläche des zentralen Bereichs des Trägerstreifens frei bleibt.
  32. Verfahren nach Anspruch 30, darüber hinaus mit Ausbringen einer Verkapselung in die Reflektorschale.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkapselung eine Linse über der Reflektorschale bildet.
  34. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper darüber hinaus einen umlaufenden Rand aufweist, der den Chipbefestigungsbereich umgibt, wobei das Verfahren darüber hinaus das Inkontaktbringen einer Linse mit dem umlaufenden Rand aufweist.
  35. Verfahren zum Bilden eines Trägerstreifens für ein lichtemittierendes Festkörpergehäuse mit: Bereitstellen eines Trägerstreifenrohlings, der eine obere Fläche aufweist, einen zentralen Bereich mit einer unteren Fläche und der eine erste Dicke zwischen der oberen Fläche des Trägerstreifenrohlings und der unteren Fläche des zentralen Bereichs aufweist und einen Teil, der sich quer weg von dem zentralen Bereich erstreckt, wobei der Teil, der sich quer weg von dem zentralen Bereich erstreckt, eine untere Fläche und eine zweite Dicke neben dem zentralen Bereich von der oberen Fläche des Trägerstreifens zu der unteren Fläche des Teils, der sich weg von dem zentralen Bereich erstreckt, aufweist, wobei die zweite Dicke geringer ist als die erste Dicke und Prägen einer Reflektorschale in dem zentralen Bereich.
  36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägen der Reflektorschale in dem zentralen Bereich das Inkontaktbringen eines Stempels, der einen Vorsprung mit einer Form, die eine gewünschte Form der Reflektorschale definiert, aufweist, mit der oberen Fläche des Trägerstreifenrohlings über dem zentralen Bereich umfasst und Ausüben ausreichender Energie auf den Stempel, um ein Bild des Vorsprungs in den zentralen Bereich des Trägerstreifenrohlings zu drücken.
  37. Verfahren nach Anspruch 36, darüber hinaus mit Abschneiden überschüssigen Materials, das während des Prägens der Reflektorschale aus dem Trägerstreifenrohling herausgequetscht wird.
  38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorschale schräge Seitenwände aufweist, die sich von einer oberen Ecke der Reflektorschale zu einem Boden der Reflektorschale erstrecken, und dass eine dritte Dicke zwischen dem Boden der Reflektorschale und der unteren Fläche des zentralen Bereichs größer ist als die zweite Dicke.
  39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite des zentralen Bereichs größer ist als eine Breite des Bodens der Reflektorschale.
  40. Trägerstreifen nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite des zentralen Bereichs größer oder gleich einer Breite der Reflektorschale an deren oberer Ecke ist.
  41. Verfahren zum Bilden eines Trägerstreifens für ein lichtemittierendes Festkörpergehäuse mit: Bereitstellen eines Trägerstreifenrohlings, der eine obere Fläche und eine untere Fläche aufweist, und selektives Ätzen des Trägerstreifenrohlings, um einen ersten Bereich vorzusehen, der eine untere Fläche aufweist und der eine erste Dicke zwischen der oberen Fläche des Trägerstreifenrohlings und der unteren Fläche des Bereichs aufweist und einen zweiten Bereich, der eine untere Fläche und eine zweite Dicke von der oberen Fläche des Trägerstreifens zu der unteren Fläche des zweiten Bereichs aufweist, wobei die zweite Dicke geringer ist als die erste Dicke.
  42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dicke geringer ist als 30 mils.
  43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dicke ungefähr 15 mils beträgt.
  44. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass das selektive Ätzen des Trägerstreifenrohlings ein selektives Ätzen des Trägerstreifenrohlings, sodass eine Vertiefung in dem Trägerstreifen gebildet wird, die eine Tiefe von ungefähr 10 mils aufweist, umfasst.
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