DE102017124433B4 - Äußere Leuchtdiodeneinheit für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Äußere Leuchtdiodeneinheit für ein Fahrzeug, aufweisend:einen LED-Chip (10),einen Anschluss-Rahmen (60), welcher ein Substrat (40) hat, welches leitendes Metall aufweist und mitwelchem ein oder mehrere LED-Chips (10) verbunden sind, und ein Anschluss-Pad (50) hat, welches mit Abstand von dem Substrat (40) angeordnet und mit dem LED-Chip (10) elektrisch verbunden ist,eine Verkapselung (20), welche auf dem Anschluss-Rahmen (60) gebildet ist und einen Damm (22) aufweist, der eine Kavität (21) in einem Bereich des Substrats (40) bildet, wo der LED-Chip (10) verbunden ist, undeine Linse (30), die mit der Verkapselung (20) verbunden ist,wobei die Verkapselung (20) ferner eine oder mehrere äußere periphere Kavitäten (21A) aufweist, die so gebildet sind, dass sie entlang einer Peripherie der Kavität (21) vertieft sind,wobei die äußeren peripheren Kavitäten (21A) ferner Randkavitäten (21a) aufweisen, die so gebildet sind, dass sie bei einem oder mehreren Randabschnitten von äußeren peripheren Randabschnitten basierend auf dem LED-Chip (10) vertieft sind, undwobei die Verkapselung (20) eine Montagevertiefung (25) hat, die in einem Raum zwischen den Randabschnittskavitäten (21a) gebildet ist.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung offenbart eine Leuchtdiodeneinheit, die für verschiedene Typen von Lampen für ein Fahrzeug verwendet wird (z.B. eine Leuchtdiodeneinheit, welche für eine Außenleuchte für ein Fahrzeug verwendet wird).
  • Beschreibung bezogener Technik
  • Im Allgemeinen bildet eine Leuchtdiode (LED, engl. „light emitting diode“) eine Licht emittierende Quelle durch Verändern von Verbindungshalbleiter-Materialien. Die LED betrifft ein Halbleiter-Element, welches imstande ist, Licht, welches verschiedene Farben hat, bereitzustellen.
  • Der Vorteil der LED ist, dass die LED eine exzellent monochromatische Spitzen-Wellenlänge und eine exzellente Lichtausbeute hat, und dass die LED kompakt sein kann. Daher ist die LED vorwiegend in der Form einer Einheit konfiguriert und wird weitverbreitet für verschiedene Anzeigevorrichtungen und verschiedene Lichtquellen verwendet. Insbesondere wird die LED aktiv als eine hoch-effiziente und leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die für eine Hintergrundbeleuchtung (z.B. ein Hintergrundlicht) einer Beleuchtungsvorrichtung und einer Anzeigevorrichtung verwendet werden kann.
  • Eine Leuchtdiodeneinheit der bezogenen Technik weist einen Anschluss-Rahmen, eine Verkapselung und eine Linse auf.
  • Der Anschluss-Rahmen weist auf ein Substrat, mit welchem ein LED-Chip verbunden ist, und ein Anschluss-Pad, welches mit Abstand von dem Substrat angeordnet und mit dem LED-Chip elektrisch verbunden ist. Die Verkapselung ist ein opakes Harz, das den Anschluss-Rahmen umgibt, um den Anschluss-Rahmen zu fixieren. Die Linse ist aus transparentem Harz (z.B. ist transparentes Harz), das mit der Verkapselung verbunden ist, um elektronische Komponenten inklusive des LED-Chips zu schützen.
  • Indes, die Leuchtdiodeneinheit in der bezogenen Technik kann nicht ausreichend als eine Außenlampe eines Fahrzeugs verwendet werden, weil es schwierig ist, die Verbindungskraft zwischen der Verkapselung, dem Substrat und der Linse zu erhöhen. Die Außenlampe muss eine hohe Haltbarkeit haben, weil das Fahrzeug Vibration und einer extremen Umwelt (z.B. Außenumwelt) ausgesetzt ist. In einem Fall, in dem ein internes Verbinden der Leuchtdiodeneinheit nicht richtig durchgeführt ist, dringen Feuchtigkeit und dergleichen in die Leuchtdiodeneinheit ein, was einen Funktionsfähigkeitsdefekt oder eine Verringerung der Lebensdauer verursacht.
  • Darüber hinaus wird ein Keramikmaterial (Aluminiumnitrid und Aluminiumbasiertes Material), welches einen hohen Wärmewiderstand und eine gute Wärmestrahlungscharakteristik hat, verwendet als ein Substratmaterial für eine Einheit in der bezogenen Technik. Das Substrat hat eine Sandwichstruktur aus einer Keramikplatte und einer Kupfer(Cu)platte und hat einen Nachteil hinsichtlich des Wärmewiderstands, weil eine Luftschicht zwischen der Keramikplatte und der Kupferplatte abhängig von einer Qualität der Zusammenpressung (z.B. einer Kompressionsqualität) existiert. Das Substrat hat ebenso einen Nachteil dahingehend, dass eine Oberflächenrauheit der Keramikplatte schlecht ist.
  • Daher ist es schwierig, ein erforderliches Niveau zu erfüllen in einem Fall, in dem die Leuchtdiodeneinheit der bezogenen Technik bei einer Lichtquelle für ein Fahrzeug verwendet wird.
  • Beispielhafte Leuchtdiodeneinheiten sind aus DE 10 2013 219 063 A1 , DE 10 2008 004 443 A1 , der US 2011 / 0 031 526 A1 , der US 2011 / 0 272 716 A1 , der DE 10 2013 225 552 A1 und der EP 1 605 525 A2 bekannt.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine äußere Leuchtdiodeneinheit für ein Fahrzeug bereitzustellen, in welcher eine Kavität in einer Verkapselung in einem Optimalzustand gestaltet ist und die Verkapselung und eine Linse dicht aneinander angebracht sind, was eine Haftfestigkeit verbessert.
  • Die vorliegende Erfindung, in verschiedenen Aspekten, wurde ebenso gemacht in einem Bestreben, eine äußere Leuchtdiodeneinheit für ein Fahrzeug bereitzustellen, in welcher ein Substrat, welches an eine Verkapselung gekoppelt ist, leitendes Metall aufweist, was eine thermische Leitfähigkeit und eine Oberflächenrauheit des Substrats verbessert.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine äußere Leuchtdiodeneinheit für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine äußere Leuchtdiodeneinheit für ein Fahrzeug bereitgestellt, welche aufweist: einen LED-Chip, einen Anschluss-Rahmen, welcher aufweist ein Substrat, welches leitendes Metall aufweist und mit welchem ein oder mehr LED-Chips verbunden (z.B. gebondet) sind, und ein Anschluss-Pad, welches mit Abstand von dem Substrat angeordnet und mit dem LED-Chip elektrisch verbunden ist, eine Verkapselung, welche an dem Anschluss-Rahmen gebildet ist und einen Damm aufweist, der eine Kavität in einem Bereich des Substrats bildet, in dem der LED-Chip verbunden (z.B. gebondet) ist, und eine Linse, die mit der Verkapselung verbunden (z.B. gebondet) ist.
  • Die Verkapselung kann mittels eines Injektions-Verkapselungsvorgangs unter Verwendung von einer nicht-leitenden Epoxid-Verkapselung-Verbindung gebildet sein.
  • Ein stufenförmiger Abschnitt kann bei einem Abschnitt des Substrats, welcher mit der Verkapselung verbunden (z.B. gebondet) ist, gebildet sein.
  • Der stufenförmige Abschnitt des Substrats kann gebildet sein mittels irgendeines von einem Ätzen- und einem Stanzen-Vorgang.
  • Das Substrat und die Verkapselung können miteinander verbunden (z.B. gebondet) sein/werden während des Bildens des stufenförmigen Abschnitts (z.B. und dabei den stufenförmigen Abschnitt bilden).
  • Die Verkapselung kann einen eingreifenden Überstand haben, der gebildet ist bei einem Verbindungsabschnitt (z.B. Bondingabschnitt) mit dem Substrat und der an den stufenförmigen Abschnitt des Substrats angrenzt.
  • Das Substrat kann ein leitendes Metallmaterial aufweisen.
  • Das leitende Metallmaterial kann Kupfer oder Aluminium sein.
  • Die Verkapselung weist ferner eine oder mehr äußere periphere Kavitäten auf, die so gebildet sind, dass sie entlang einer Peripherie der Kavität vertieft sind.
  • Die äußeren peripheren Kavitäten weisen ferner Randkavitäten (z.B. Randabschnittkavitäten) auf, die so gebildet sind, dass sie bei einem oder mehr Randabschnitten von äußeren peripheren Randabschnitten basierend auf (z.B. ausgehend von) dem LED-Chip vertieft sind.
  • Die äußeren peripheren Kavitäten können ferner laterale Kavitäten aufweisen, die so gebildet sind, dass sie bei einer oder mehr lateralen Seiten entlang der lateralen Seiten basierend auf (z.B. ausgehend von) dem LED-Chip vertieft sind.
  • Die Verkapselung hat eine Montagevertiefung, die in einem Raum zwischen den Randabschnittskavitäten gebildet ist.
  • Eine geneigte Fläche kann an einer Seite der Randabschnittskavität gebildet sein.
  • Ein fluoreszierender Film kann auf einen Abschnitt des Substrats, an welchem der LED-Chip angebracht ist, aufgebracht werden.
  • Eine Tiefe der Randabschnittskavität kann 100 bis 300 µm sein.
  • Eine Höhe des Damms kann von 100 bis 300 µm reichen.
  • Die äußere periphere Kavität kann in einer geometrischen Form gebildet sein inklusive einer kreisförmigen Form, einer quadratischen Form und einer rhombischen Form.
  • Gemäß der Leuchtdiodeneinheit ist die Kavität in der Verkapselung so ausgebildet, dass sie eine optimale Tiefe hat, sodass eine Haftfestigkeit der Linse, die an dem Substrat angebracht ist, verbessert sein kann. Die Mehrzahl von Kavitäten, die verschiedene Formen haben, sind in der Verkapselung gebildet, was eine Verbindungsfläche (z.B. Bondingfläche) zwischen der Verkapselung und der Linse vergrößert. Eine Haftfestigkeit zwischen den Komponenten der Leuchtdiodeneinheit ist verbessert, was eine Haltbarkeit des Produkts verbessert.
  • Darüber hinaus weist das Substrat, mit welchem der LED-Chip verbunden (z.B. gebondet) ist, leitendes Metall auf, sodass eine thermische Leitfähigkeit des Substrats verbessert ist, was eine Wärmeabstrahlungsleistung des Produkts verbessert. Mit dem aus leitendem Metall hergestellten Substrat ist es möglich, eine Oberflächenrauheit und eine Zuverlässigkeit einer LED-Lampe zu verbessern.
  • Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, die ersichtlich werden aus oder detaillierter dargelegt werden in den begleitenden Zeichnungen, die hierin eingeschlossen sind, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist eine Ansicht, die schematisch eine Struktur einer äußeren Leuchtdiodeneinheit für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
    • 2 ist eine Ansicht, welche die Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform schematisch in einer Draufsicht darstellt.
    • 3 ist eine Ansicht, die schematisch einen Gestaltungszustand der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
    • 4 ist ein Graph, der eine Evaluation von Haftfestigkeit mit anderen Elementen in Abhängigkeit von Kavitätstiefen der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
    • 5 ist eine Ansicht, die schematisch einen Gestaltungszustand einer Dammhöhe der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
    • 6 ist eine Ansicht, die schematisch einen Defekt in Abhängigkeit von einer Dammhöhe der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
    • 7 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Dammhöhe und einer Farbverteilung einer Leuchtdiode gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
    • 8 ist eine Ansicht, die schematisch eine erste Kavitätsstruktur der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
    • 9 ist eine Ansicht, die schematisch eine zweite Kavitätsstruktur der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
    • 10 ist eine Ansicht, die schematisch eine dritte Kavitätsstruktur der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
    • 11 ist eine Ansicht, die schematisch eine vierte Kavitätsstruktur der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
    • 12 ist eine Ansicht, die schematisch eine fünfte Kavitätsstruktur der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
    • 13 ist eine Ansicht, die schematisch eine sechste Kavitätsstruktur der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
  • Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale darstellen, welche die Grundprinzipien der Erfindung erklären. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, inklusive z.B. spezifischer Dimensionen, Orientierungen, Positionen und Formen, werden zum Teil durch die spezielle beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
  • In den Figuren beziehen sich Bezugszeichen über die verschiedenen Figuren der Zeichnungen hinweg auf die gleichen oder wesensgleiche Teile der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Jetzt wird im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in den beigefügten Zeichnungen illustriert und unten beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist es zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung dazu gedacht, nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen abzudecken, die innerhalb des von den angehängten Ansprüchen definierten Umfangs enthalten sein können.
  • Die technischen Begriffe, die hierin verwendet werden, dienen nur dem Zweck des Beschreibens einer spezifischen exemplarischen Ausführungsform und sind nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung zu beschränken. Singularausdrücke, die hierin verwendet werden, schließen Pluralausdrücke ein, außer sie haben definitiv gegenteilige Bedeutungen. Die Begriffe „weist auf“ und/oder „aufweisend“, die in dieser Beschreibung verwendet werden, spezifizieren spezielle Merkmale, Bereiche, (ganze) Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten, aber schließen nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von anderen speziellen Merkmalen, Bereichen, (ganzen) Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon aus.
  • Nachfolgend werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, sodass ein Fachmann, an den sich die vorliegende Erfindung richtet, die exemplarischen Ausführungsformen leicht ausführen kann. Es kann von einem Fachmann, an den sich die vorliegende Erfindung richtet, leicht verstanden werden, dass die folgenden exemplarischen Ausführungsformen in verschiedene Formen modifiziert werden können, ohne von dem Konzept und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher kann die vorliegende Erfindung in diversen unterschiedlichen Formen implementiert (z.B. bereitgestellt) werden und ist nicht auf die hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen beschränkt.
  • 1 ist eine Ansicht, die schematisch eine Struktur einer äußeren Leuchtdiodeneinheit für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt. 1B ist eine Querschnittsansicht, die entlang Linie A-A in 1A aufgenommen ist.
  • 1 stellt eine Leuchtdiodeneinheit dar, welche für eine Außenleuchte für ein Fahrzeug verwendet wird.
  • In der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die äußere Leuchtdiodeneinheit für ein Fahrzeug einen LED-Chip 10, einen Anschluss-Rahmen 60, eine Verkapselung 20 und eine Linse 30 auf.
  • Der LED-Chip ist ein Leuchtdioden-Element, welches Eigenschaften von Verbindungshalbleitern verwendet, und der LED-Chip ist ein Halbleiter-Chip, der Licht mittels Anlegens elektrischen Stroms erzeugt.
  • Der Anschluss-Rahmen 60 kann aufweisen ein Substrat 40, welches leitendes Metall aufweist und mit welchem mindestens ein LED-Chip 10 verbunden (z.B. gebondet) ist, und ein Anschluss-Pad 50, welches mit Abstand zu dem Substrat 40 angeordnet und mit dem LED-Chip 10 elektrisch verbunden ist.
  • Die Verkapselung 20 kann einen Damm 22 aufweisen, der auf dem Anschluss-Rahmen 60 gebildet ist/wird und eine Kavität 21 in einem Bereich des Substrats 40 bildet, in dem der LED-Chip 10 verbunden (z.B. gebondet) ist/wird. Die Verkapselung 20 weist die Kavität 21, die eine vorbestimmte Tiefe hat, auf. Das heißt, der Damm 22 ist/wird an (z.B. auf) dem Substrat 40 um den LED-Chip 10 gebildet, sodass die Kavität 21, die von dem Damm 22 umgeben ist, gebildet ist/wird. In der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Verkapselung 20 ein opakes Harz aufweisen.
  • Die Linse 30 weist ein transparentes Silikon-Harz auf, welches mit der Verkapselung 20 verbunden (z.B. gebondet) ist. Die Linse 30 ist/wird mit dem LED-Chip an (z.B. auf) dem Substrat 40 verbunden (z.B. gebondet) und schützt die Komponenten.
  • Das heißt, die Leuchtdiodeneinheit hat die Verkapselung 20, die gebildet ist/wird, um den Anschluss-Rahmen inklusive des Substrats 40 zu umgeben und zu fixieren. Der LED-Chip 10 ist/wird an dem Substrat 40 angebracht (z.B. gebondet), und eine Mehrzahl von elektronischen Komponenten ist/wird mit dem Substrat 40 verbunden.
  • Daher hat die Verkapselung 20 die Kavität 21, sodass ein Verbindungsbereich (z.B. Bondingbereich) mit der Linse 30, die an dem Substrat 40 angebracht ist, vergrößert ist/wird. Darüber hinaus haben die Verkapselung und die Linse wegen der Kavität eine unebene Verbindungsoberfläche (z.B. Bondingoberfläche). Aus dem vorliegenden Grund ist/wird die Verbindungsstärke (z.B. Bondingstärke) zwischen dem Substrat 40 und der Linse 30 verbessert. Eine Tiefe der Kavität 21 kann 100 bis 300 µm sein.
  • Darüber hinaus weist das Substrat 40 leitendes Metall auf, welches eine Wärmeabstrahlungsleistung der Leuchtdiodeneinheit verbessert. Das Substrat 40, welches aus leitendem Metall hergestellt ist, kann die Oberflächenrauheit davon verbessern.
  • Ferner kann die Verkapselung 20 mittels eines Injektions-Verkapselungsvorgangs unter Verwendung einer nicht-leitenden Epoxid-Verkapselung-Verbindung gebildet sein/werden. Um die Kavität 21 zu bilden, kann die Verkapselung 20 mittels Injektions-Verkapselns eines nicht-leitenden opaken Harzes ausgeführt sein/werden. Die Verkapselung 20 kann ein Harz mit hohem Reflexionsgrad (z.B. Reflexionsvermögen, Reflektivität oder Reflektanz, im Folgenden kurz „Reflexionsgrad“) aufweisen, um die Oberflächenreflexionseffizienz der Verkapselung 20 zu verbessern.
  • In der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Substrat 40 einen stufenförmigen (z.B. abgestuften, abgesetzten, im Folgenden kurz „stufenförmigen“) Abschnitt 40a haben, der an einem Abschnitt gebildet ist, an dem die Verkapselung 20 verbunden (z.B. gebondet) ist/wird. Der stufenförmige Abschnitt 40a des Substrats 40 kann mittels irgendeines von einem Ätzen- und einem Stanzen-Vorgang gebildet sein/werden. Daher können das Substrat 40 und die Verkapselung 20 miteinander verbunden (z.B. gebondet) sein/werden während des Bildens des stufenförmigen Abschnitts (z.B. und dabei den stufenförmigen Abschnitt bilden). Die Verkapselung 20 kann einen eingreifenden Überstand 22a haben, der an dem Verbindungsabschnitt (z.B. Bondingabschnitt) mit dem Substrat 40 gebildet ist/wird und an den stufenförmigen Abschnitt 40a des Substrats 40 angrenzt.
  • Das heißt, wenn die Verkapselung 20 mittels eines Verkapselungsvorgangs mit dem Substrat 40, welches den stufenförmigen Abschnitt 40a hat, verbunden (z.B. gebondet) wird/ist, kann der eingreifende Überstand 22a gebildet werden/sein, während die Verkapselung 20 mit dem stufenförmigen Abschnitt 40a des Substrats 40 verbunden (z.B. gebondet) wird/ist (z.B. und dabei die Verkapselung 20 mit dem stufenförmigen Abschnitt 40a des Substrats 40 verbinden (z.B. bonden)). Daher werden/sind das Substrat 40 und die Verkapselung 20 miteinander in einer Stufenform in einer stufenförmigen Weise gekoppelt.
  • Daher ist/wird eine Gas-Dichtheit (z.B. Gas-Dichtigkeit) zwischen dem Substrat 40 und der Verkapselung 20 beibehalten, und eine Bindekraft zwischen dem Substrat 40 und der Verkapselung 20 kann verbessert sein/werden. Feuchtigkeit dringt kaum zwischen das Substrat 40 und die Verkapselung 20 ein, und als ein Ergebnis kann die Produktzuverlässigkeit verbessert werden.
  • In der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Verkapselung 20 ferner eine oder mehr äußere periphere Kavitäten 21A aufweisen, die so gebildet sind/werden, dass sie entlang der Peripherie der Kavität 21 vertieft sind. Die Verkapselung 20 kann Verkapselungsabschnitte 24 haben, die an einem Randabschnitt und einem Kranz gebildet sind/werden, die mit dem Substrat 40 verbunden (z.B. gebondet) sind. Die Verkapselungsabschnitte 40 umgeben die äußere Peripherie des Anschluss-Rahmens inklusive des Substrats 40, was die Gas-Dichtheit (z.B. Gas-Dichtigkeit) zwischen den Komponenten verbessert.
  • Ferner kann das Substrat 40 ein Kupfermaterial aufweisen. Das Substrat 40, welches Kupfer aufweist, das heißt leitendes Metall, kann die Widerstandsfähigkeit gegen thermischen Schock verbessern. Mit dem Kupfersubstrat mit verbesserter thermischer Leitfähigkeit ist es möglich, die Wärmeabstrahlungsleistung des LED-Produkts zu verbessern. Das Substrat 40 kann ebenso ein Aluminium-Material aufweisen.
  • Das heißt, in der Leuchtdiodeneinheit kann die Verkapselung 20 gebildet sein/werden mittels eines Verkapselung-Epoxids, welches eine hohe Wärmebeständigkeitsleistung hat, und das Substrat 40 kann ein Kupfer-Material aufweisen, welches eine hohe Wärmeabstrahlungsleistung hat. Daher ist es möglich, die thermische Leitfähigkeit des Substrats 40 zu erhöhen und die Haltbarkeit der Verkapselung 20 zu verbessern.
  • 2 ist eine Ansicht, welche die Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform schematisch in einer Draufsicht darstellt.
  • Wie in 2 dargestellt können eine Mehrzahl von Kavitäten, die verschiedene Formen haben, in der Verkapselung 20 zusätzlich zu der Kavität 21 gebildet sein/werden.
  • In der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Verkapselung 20 ferner eine oder mehr äußere periphere Kavitäten 21A aufweisen, die so gebildet sind/werden, dass sie entlang der Periphere der Kavität 21 vertieft sind.
  • Die äußeren peripheren Kavitäten 21A können ferner Randkavitäten (z.B. Randabschnittkavitäten) 21a aufweisen, die so gebildet sind/werden, dass sie an einem oder mehr Randabschnitten von äußeren peripheren Randabschnitten basierend auf (z.B. ausgehend von) dem LED-Chip 10 vertieft sind. Die äußeren peripheren Kavitäten 21A können ferner laterale Kavitäten 21 b aufweisen, die so gebildet sind/werden, dass sie an einer oder mehr lateralen Seiten entlang der lateralen Seiten basierend auf (z.B. ausgehend von) dem LED-Chip 10 vertieft sind.
  • Das heißt, die Kavität 21 zum Schützen des LED-Chips 10 kann an dem Zentrum der Verkapselung 20 gebildet sein/werden, und die äußeren peripheren Kavitäten 21A können so gebildet sein/werden, dass sie an der äußeren Peripherie der Verkapselung 20 basierend auf (z.B. ausgehend von) dem LED-Chip 10 angeordnet sind. Die äußeren peripheren Kavitäten 21A können in die Randkavitäten 21a und die lateralen Kavitäten 21 b klassifiziert (z.B. unterteilt) sein/werden.
  • Die Kavität 21, die Randkavitäten 21a und die lateralen Kavitäten 21 b können so gestaltet sein/werden, dass sie eine gleiche Tiefe haben.
  • Eine Tiefe der Randabschnittskavität 21 a kann 100 bis 300 µm sein.
  • Die Randabschnittskavität 21 a kann gebildet sein/werden, um zu verhindern, dass die Verkapselung 20 thermisch verformt wird. Die Verformung der Verkapselung 20, die durch Hitze kontrahiert ist/wird, kann mittels der Randabschnittskavität 21a minimiert werden. Daher ist es möglich, eine Zuverlässigkeit der Verkapselung 20 gegen thermischen Schock sicherzustellen.
  • 3 ist eine Ansicht, die schematisch einen speziellen Gestaltungszustand der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
  • Wie in 3 dargestellt kann die Verkapselung 20 Montagevertiefungen 25 haben, die in einem Raum zwischen den Randkavitäten 21a gebildet sind/werden. Eine geneigte Fläche 26 kann an einer Seite von jeder der Randkavitäten 21a gebildet sein/werden.
  • Ein Draht 11 zum elektrischen Verbinden der Komponenten, die an dem Substrat 40 angebracht sind, kann in der Montagevertiefung 25 der Verkapselung 20 untergebracht sein/werden. Der Draht 11 kann zu der Randabschnittskavität 21a mittels der geneigten Fläche 26 geführt sein/werden, die an einer Seite der Randabschnittskavität 21a gebildet ist.
  • Das heißt, in einem Zustand, in welchem der Draht 11 in der Montagevertiefung 25 untergebracht ist/wird, kann ein Endabschnitt des Drahts 11 durch die geneigte Fläche 26, die an einer Seite der Randabschnittskavität 21a gebildet ist, eingebracht sein/werden. Daher ist es möglich, den Draht 11, welcher mit einem Statische-Elektrizität-Schutzelement verbunden ist, effektiver zu befestigen. Der Endabschnitt des Drahts 11, welcher dazu eingerichtet ist, in die Randabschnittskavität 21a eingebracht zu sein/werden, kann mittels der geneigten Fläche 26 einfacher geführt sein/werden.
  • Die Montagevertiefung 25 kann so ausgeführt sein, dass sie eine Tiefe von 50 bis 100 µm hat. Wenn eine Tiefe der Montagevertiefung 25 kleiner ist als 50 µm, ist die Montagevertiefung 25 flach, und im Ergebnis ist es schwierig, den Draht 11 zu befestigen. Wenn eine Tiefe der Montagevertiefung 25 100 µm überschreitet und daher das Substrat exponiert ist, können das Substrat 40 an einer niedrigeren Seite und der Draht 11 einen Kurzschluss verursachen.
  • Darüber hinaus kann beim Gestalten der Leuchtdiodeneinheit ein Abstand L zwischen dem LED-Chip 10 und dem Damm 22 so beibehalten sein/werden, dass er zwischen 150 bis 350 µm liegt. Der vorliegende Abstand kann ein adäquater Abstand des Damms 22 zum Schützen des LED-Chips 10 sein. Wenn ein Abstand zwischen dem LED-Chip 10 und dem Damm 22 kleiner oder größer ist mittels Abweichens (z.B. aufgrund einer Abweichung) von dem Bereich, kann es ein Problem hinsichtlich einer Verbindungsstärke (z.B. Bondingstärke) beim Verbinden (z.B. Bonden) der Verkapselung 20 und der Linse 30 geben.
  • In der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein fluoreszierender Film auf einen Abschnitt des Substrats 40, an welchem der LED-Chip 10 angebracht ist/wird, aufgebracht sein/werden. Der fluoreszierende Film kann auf den LED-Chip 10 und das Substrat 40 unter Verwendung eines Dispensiervorgangs aufgebracht sein/werden. Die Verkapselung 20 und die Linse 30 sind/werden verbunden (z.B. gebondet) mittels Bildens der Linse 30 unter Verwendung eines transparenten Silikonharzes nach Aufbringen des fluoreszierenden Films.
  • 4 ist ein Graph, der eine Evaluation von Haftfestigkeit mit anderen Elementen in Abhängigkeit von Kavitätstiefen der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
  • 4 stellt ein Ergebnis des Evaluierens von Haftfestigkeit zwischen dem Substrat 40 und der Verkapselung 20 mittels Optimierens einer Tiefe der Randabschnittskavität dar, und eine Tiefe der Randabschnittskavität 21a kann 100 bis 300 µm sein.
  • Wenn eine Tiefe der Randabschnittskavität 21a größer als 300 µm ist, kann Luft in die Randabschnittskavität 21a eingebracht sein/werden und eine Defekt-Bilden-Rate ist/wird erhöht.
  • Wenn eine Tiefe der Randabschnittskavität 21a kleiner ist als 100 µm, nimmt eine Haftfestigkeit zwischen dem Substrat 40 und einem verkapselten Epoxid, welches die Verkapselung 20 bildet, ab.
  • Daher kann eine Tiefe der Randabschnittskavität 21a so gestaltet sein, dass sie 100 bis 300 µm hat in Anbetracht eines Zuverlässigkeitseinflusses, einer Formbarkeit und einer Haftfestigkeit beim Zusammenbauen der Komponenten.
  • Um einen signifikanten Unterschied in Abhängigkeit von einer Tiefe der Randabschnittskavität 21a zu verifizieren, ist ein Ergebnis des Evaluierens von Haftfestigkeit in Abhängigkeit von einer Tiefe in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]
    Probe 50µm 100µm 300µm 400µm
    #1 2931 3327 4647 5667
    #2 2934 3223 4384 5923
    #3 2556 3168 4311 5207
    #4 2733 3278 4071 5675
    #5 2573 3546 4819 6036
    #6 3027 3244 4656 5637
    #7 3056 3657 4611 5295
    #8 2769 3504 4738 5981
    #9 2812 3264 4678 5656
    #10 2659 3635 4049 6034
    Minimum 2556 3168 4049 5207
    Mittelwert 2805 3385 4496 5711
    Maximum 3056 3657 4819 6036
    Standardabweichung 179 182 276 292
  • Tabelle 1 zeigt die numerische Umwandlung eines Ergebnisses des Evaluierens von Haftfestigkeit in 4.
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt kann gesehen werden, dass die Haftfestigkeit geringer ist, wenn eine Tiefe 50 µm ist, als wenn eine Tiefe 100 µm ist. Es kann gesehen werden, dass die Haftfestigkeit höher ist, wenn eine Tiefe 400 µm ist, als wenn eine Tiefe 300 µm ist.
  • Die Haftfestigkeit kann erhöht sein/werden, wenn die Tiefe der Randabschnittskavität 21a vergrößert ist/wird, wie oben beschrieben, aber wenn die Tiefe 300 µm überschreitet und 400 µm ist, kann es ein Problem hinsichtlich einer Formbarkeit der Linse geben.
  • In einem Fall, in dem ein Harz zum Bilden der Linse in die Verkapselung eingebracht ist/wird, in welcher eine Tiefe der Randabschnittskavität 21a 400 µm ist, werden Blasen in der Randabschnittskavität 21a erzeugt wegen einer übermäßig großen Tiefe.
  • Daher, wenn eine Tiefe der Randabschnittskavität 21a 300 µm überschreitet, können sich eine Formbarkeit und eine Verbindbarkeit (z.B. Bondbarkeit) der Linse verschlechtern.
  • 5 ist eine Ansicht, die schematisch einen Gestaltungszustand einer Dammhöhe der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt. 6 ist eine Ansicht, die schematisch einen Defekt in Übereinstimmung mit einer Dammhöhe der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt. 7 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Dammhöhe und einer Farbverteilung einer Leuchtdiode gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform darstellt.
  • Wie in 5 und 6 dargestellt ist eine Höhe d des Damms 22, der die Kavität 21 in der Verkapselung 20 bildet, so gestaltet, dass sie 100 bis 300 µm ist.
  • Darüber hinaus wird ein Produkt, welches eine Höhe h von 50 bis 200 µm hat, verwendet als ein blauer Chip 12 von den LED-Chips 10, die an das Substrat 40 angebracht sind. Die Verkapselung 20 ist gestaltet und hergestellt unter Berücksichtigung, dass eine Höhe des blauen Chips 12 größer wird als eine Höhe des Damms 22.
  • Hierbei wird der Grund, wieso die Höhe d des Damms 22 so gestaltet ist, dass sie 100 bis 300 µm hat, unten beschrieben.
  • Wie in 6 dargestellt, wenn eine Höhe des Damms 22 300 µm überschreitet, wird eine Dicke des Harzes der Linse, die mit der Verkapselung 20 verbunden (z.B. gebondet) ist, reduziert. Daher kann ein Mangel der Formbarkeit auftreten beim Bilden der Linse 30.
  • Im Gegensatz, wenn eine Höhe des Damms 22 kleiner ist als 100 µm, ist eine Tiefe der Kavität so klein wie die Höhe des Damms 22, und im Ergebnis kann sich die Haftfestigkeit zwischen der Verkapselung 20 und der Linse 30 verschlechtern. Der vorliegende ist derselbe Grund, aus dem die Haftfestigkeit sich verschlechtert, wenn eine Tiefe der Randabschnittskavität 21a 50 µm ist.
  • Währenddessen ist es möglich, eine Höhe des Damms 22 auf 200 µm zu optimieren mittels Verifizierens optischer Eigenschaften der LED in Abhängigkeit von einer Höhendifferenz des Damms 22.
  • 7 stellt ein Ergebnis des Verifizierens und Evaluierens von Koordinaten-Streuung (bzw. Koordinaten-Verteilung, Streuung von Koordinaten, Verteilung von Koordinaten, im Folgenden kurz „Koordinaten-Streuung“) von elektrischen Eigenschaften der LED basierend auf Experiment 1, in welchem eine Dammhöhe 50 µm ist, und Experiment 2, in welchem eine Dammhöhe 200 µm ist, dar.
  • Darüber hinaus kann gemäß Tabelle 2 die LED CIE x, y-Streuung verringert sein/werden in einem Fall, in dem eine Dammhöhe von 200 µm oder größer verwendet wird, und im Ergebnis kann eine Dammhöhe von 200 µm eine optimale Gestaltung sein. [Tabelle 2]
    Vergleichsprodukt Experiment 1_Dammhöhe 50µm Experiment 2_Dammhöhe 200µm
    Element CIE x CIE y CIE x CIE y
    Minimum 0,3079 0,2996 0,3213 0,3224
    Mittelwert 0,3245 0,3290 0,3278 0,3338
    Maximum 0,3404 0,3579 0,3336 0,3435
    Δ(Max-Min) 0,0325 0,0583 0,0123 0,0211
  • Tabelle 2 zeigt die numerische Umwandlung eines Ergebnisses des Verifizierens einer LED-Koordinaten-Streuung in Übereinstimmung mit einer Dammhöhe in 7. Wie in Tabelle 2 gezeigt kann gesehen werden, dass die Koordinaten-Streuung besser ist, wenn eine Dammhöhe 200 µm ist, als wenn eine Dammhöhe 50 µm ist.
  • Die Koordinaten-Streuung der elektrischen Eigenschaften der LED ist besser, wenn eine Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert klein ist. Je besser die Koordinaten-Streuung ist, umso höher ist die Massenproduktion der LED.
  • Daher kann eine Abweichung von Farben beim Erzeugen weißer Farbe reduziert werden durch Aufbringen eines fluoreszierenden Films auf den blauen Chip 12 unter Optimierung einer Höhe des Damms 22, wie oben beschrieben. Daher kann die Massenproduktion der LED, die eine weiße Farbe hat, effektiv durchgeführt werden.
  • Daher ist eine optimale Höhe des Damms 22 ein wichtiger Gestaltungsfaktor zum Bereitstellen der Leuchtdiodeneinheit. Es ist möglich, Eigenschaften der LED zu steuern, um einem erforderlichen Qualitätsniveau zu genügen, durch die Höhe des Damms 22, wenn die Leuchtdiodeneinheit bei einer Lampe für ein Fahrzeug verwendet wird.
  • FIG.en 8 bis 13 sind Ansichten, die verschiedene Kavitätsstrukturen der Leuchtdiodeneinheit gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform schematisch darstellen.
  • Die äußere periphere Kavität 21A ist/wird in einer geometrischen Form gebildet inklusive einer kreisförmigen Form, einer quadratischen Form und einer rhombischen Form.
  • Mit der Kavität 21, welche die geometrische Form hat, ist es möglich, eine Deformation, die verursacht wird durch Verwinden (z.B. Verdrehen) des verkapselten Epoxids, und eine Zerstörung des Produkts zu verhindern.
  • Daher ist es möglich, eine Verbindungsstärke (z.B. Bondingstärke) zwischen der Linse 30 und dem Substrat 40 zu verbessern mittels Bildens der Kavität 21 in dem Substrat 40.
  • Zum Beispiel kann die Randabschnittskavität 21a in 8 eine quadratische Form haben, und ein Inneres der Randabschnittskavität 21a kann in einer kreisförmigen Form gebildet sein/werden, die eine vorbestimmte Tiefe hat.
  • In 9 hat die Randabschnittskavität 21a eine kreisförmige Form, und die geneigte Fläche 26, die an einer Seite der Randabschnittskavität 21a gebildet ist, hat ebenso eine kreisförmige Form.
  • In 10 hat die Randabschnittskavität 21a eine Struktur, die eine rhombische Form hat.
  • In 11 kann die Randabschnittskavität 21a eine elliptische Form haben, und ein Inneres der Randabschnittskavität 21a kann in einer quadratischen Form gebildet sein/werden, die eine vorbestimmte Tiefe hat.
  • In 12 können die Randkavitäten 21a in einer diagonalen Richtung davon gebildet sein/werden.
  • In 13 können die Randkavitäten 21a in einer diagonalen Richtung entgegengesetzt zu der Richtung in 12 gebildet sein/werden.
  • Daher können Formen und Strukturen der Randkavitäten 21a, die an den vier Randabschnitten der Verkapselung 20 gebildet sind, oder Formen und Strukturen der äußeren peripheren Kavitäten 21A inklusive der Randkavitäten 21a in verschiedenartigen geometrischen Formen implementiert (z.B. bereitgestellt) sein/werden.
  • Daher ist es möglich, höchst zuverlässig ein Qualitätsniveau sicherzustellen, welches einer Qualitätsanforderung genügt, durch Verbessern von Leistung der Leuchtdiodeneinheit, die für eine äußere Lampe für ein Fahrzeug verwendet wird. Die Verbindungsfläche (z.B. Bondingfläche) ist/wird vergrößert durch Bilden der Kavität in einem restriktiven Raum der Leuchtdiodeneinheit, was die Verbindungsqualität (z.B. Bondingqualität) zwischen der Linse und dem Substrat verbessert. Es ist möglich, ein Produkt mit exzellenter thermischer Stabilität und verbesserter Haltbarkeit herzustellen mittels Verbesserns eines Materials des Substrats der Leuchtdiodeneinheit.
  • Zur Vereinfachung der Erklärung und zur adäquaten Definition in den angehängten Patentansprüchen werden die Begriffe „oberer“, „unterer“, „innerer“, „äußerer“, „hoch“, „runter“, „höherer“, „niedrigerer“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorne“, „hinterer“, „hinten“, „innen“, „außen“, „hinein“, „hinaus“, „interner“, „externer“, „Innen...“, „Außen...“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen solcher Merkmale, wie in den Figuren gezeigt, zu beschreiben.

Claims (14)

  1. Äußere Leuchtdiodeneinheit für ein Fahrzeug, aufweisend: einen LED-Chip (10), einen Anschluss-Rahmen (60), welcher ein Substrat (40) hat, welches leitendes Metall aufweist und mit welchem ein oder mehrere LED-Chips (10) verbunden sind, und ein Anschluss-Pad (50) hat, welches mit Abstand von dem Substrat (40) angeordnet und mit dem LED-Chip (10) elektrisch verbunden ist, eine Verkapselung (20), welche auf dem Anschluss-Rahmen (60) gebildet ist und einen Damm (22) aufweist, der eine Kavität (21) in einem Bereich des Substrats (40) bildet, wo der LED-Chip (10) verbunden ist, und eine Linse (30), die mit der Verkapselung (20) verbunden ist, wobei die Verkapselung (20) ferner eine oder mehrere äußere periphere Kavitäten (21A) aufweist, die so gebildet sind, dass sie entlang einer Peripherie der Kavität (21) vertieft sind, wobei die äußeren peripheren Kavitäten (21A) ferner Randkavitäten (21a) aufweisen, die so gebildet sind, dass sie bei einem oder mehreren Randabschnitten von äußeren peripheren Randabschnitten basierend auf dem LED-Chip (10) vertieft sind, und wobei die Verkapselung (20) eine Montagevertiefung (25) hat, die in einem Raum zwischen den Randabschnittskavitäten (21a) gebildet ist.
  2. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Verkapselung (20) mittels eines Injektions-Verkapselungsvorgangs unter Verwendung einer nicht-leitenden Epoxid-Verkapselung-Verbindung gebildet ist.
  3. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat (40) und die Verkapselung (20) miteinander verbunden sind während des Bildens eines stufenförmigen Abschnitts (40a).
  4. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß Anspruch 3, wobei der stufenförmige Abschnitt (40a) bei einem Abschnitt des Substrats (40), der mit der Verkapselung (20) verbunden ist, gebildet ist.
  5. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der stufenförmige Abschnitt (40a) des Substrats (40) mittels eines von einem Ätzen- und einem Stanzen-Vorgang gebildet ist.
  6. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Verkapselung (20) einen eingreifenden Überstand (22a) hat, der bei einem Verbindungsabschnitt mit dem Substrat (40) gebildet ist und an den stufenförmigen Abschnitt (40a) des Substrats (40) angrenzt.
  7. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Substrat (40) ein leitendes Metallmaterial aufweist.
  8. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß Anspruch 7, wobei das leitende Metallmaterial Kupfer oder Aluminium ist.
  9. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Höhe des Damms (22) 100 bis 300 µm ist.
  10. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die äußeren peripheren Kavitäten (21A) ferner laterale Kavitäten (21b) aufweisen, die so gebildet sind, dass sie bei einer oder mehreren lateralen Seiten entlang der lateralen Seiten basierend auf dem LED-Chip (10) vertieft sind.
  11. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine geneigte Fläche (26) an einer Seite der äußeren peripheren Kavität (21A) gebildet ist.
  12. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein fluoreszierender Film auf einen Abschnitt des Substrats (40), an welchen der LED-Chip (10) angebracht ist, aufgebracht wird.
  13. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei eine Tiefe der äußeren peripheren Kavität (21A) 100 bis 300 µm ist.
  14. Äußere Leuchtdiodeneinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die äußere periphere Kavität (21A) in einer geometrischen Form inklusive einer kreisförmigen Form, einer quadratischen Form und einer rhombischen Form gebildet ist.
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