DE10317328A1 - Substrat für lichtemittierende Dioden - Google Patents

Substrat für lichtemittierende Dioden

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Abstract

Ein Substrat weist ein Paar Metallbasen und eine erste wärmeisolierende Schicht auf, die zwischen den Metallbasen angeordnet ist. Auf den Metallbasen ist ein zweite wärmeisolierende Schicht fest montiert. Zum Montieren einer LED ist ein Paar Schaltkreismuster fest an der zweiten wärmeisolierenden Schicht montiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Substrat für eine lichtemittierende Diode (LED), wie sie in einem elektronischen Instrument z. B. in einem Mobil-Telefon verwendet wird.
  • In den vergangenen Jahren hat sich das Erfordernis entwickelt, dass das Substrat für die LED eine hohe Wärmestrahlungseigenschaft, Wärmewiderstandseigenschaft und hohe mechanische Festigkeit hat, im Hinblick auf die Entwicklungen bei elektronischen Instrumenten mit hoher Leistungsfähigkeit für mehrere Funktionen und kleiner Bau- Größe.
  • Fig. 15 ist eine Perspektivansicht eines konventionellen Substrats für eine LED. Das Substrat umfasst eine Metallbasis 51, die aus Kupfer oder Aluminium hergestellt ist, eine Isolationsschicht aus einem Prepreg, die an der Metallbasis 51 angehaftet ist, und Schaltkreismuster 53 und 54, die aus einer Kupferfolie hergestellt und mit Gold plattiert sind. An dem Schaltkreismuster 53 ist eine LED 70 montiert und durch einen Draht 71 mit dem Schaltkreismuster 54 verbunden.
  • Die Metallbasis 51 hat eine hohe Wärmestrahlungseigenschaft.
  • Fig. 16 ist eine andere perspektivische Ansicht eines konventionellen doppelseitigen Substrats. Das Substrat umfasst ein Paar Metallbasen 61, die aus Kupfer hergestellt sind, ein Isolationsglied 63 zwischen den Metallbasen 61, Isolationsschichten 62 aus Prepreg, die an beiden Seiten der Metallbasen 61 angehaftet sind, und Schaltkreismuster 64a und 64b, die aus einer Kupferfolie hergestellt und mit Gold plattiert sind. An dem Schaltkreismuster 64 ist eine LED 72 montiert und durch einen Draht mit dem Schaltkreismuster 64b verbunden.
  • In dem Substrat der Fig. 15 können an der Unterseite der Metallbasis 51 keine Schaltkreismuster angeordnet werden. Da in dem Substrat der Fig. 16 die Isolationsschicht 62 an der Unterseite der Metallbasis 61 vorgesehen ist, ist die Wärmestrahlungseigenschaft ungenügend.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Substrat anzugeben, das eine hohe Wärmestrahlungseigenschaft hat.
  • Erfindungsgemäß wird ein Substrat vorgeschlagen, dasein Paar Metallbasen, eine erste Wärmeisolierungsschicht zwischen den Metallbasen, eine zweite Wärmeisolierungsschicht, die fest an den Metallbasen montiert ist, und Montiereinrichtungen zum Montieren einer LED an dem Substrat aufweist.
  • Die Montiereinrichtungen umfassen ein Paar Schaltkreismuster, die an der zweiten Wärmeisolierungsschicht fest montiert sind, wobei die LED fest an den beiden Schaltkreismustern montiert ist. Gemäß eines anderen Aspekts umfassen die Montiereinrichtungen eine Öffnung, die das in der zweiten Wärmeisolierungsschicht geformt ist, um Oberflächenbereiche der Metallbasen freizulegen, wobei die LED hier fest an beiden Metallbasen montiert ist.
  • Das Substrat umfasst ferner obere und untere Elektroden, die an einer oberen Fläche der Schaltkreismuster und an den Unterseiten der Metallbasen angeordnet sind.
  • Eine der Metallbasen ist im Hinblick auf die Größe seiner sektionalen Querschnittsgestalt verschieden von der anderen Metallbasis.
  • Diese und weitere Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Substrats,
  • Fig. 2 und 3 Perspektivansichten zur Verdeutlichung einer Vorbereitung von Metallbasen,
  • Fig. 4 bis 9 Perspektivansichten zur Verdeutlichung eines Verfahrens zum Herstellen des Substrats,
  • Fig. 10 eine Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Substrats,
  • Fig. 11 bis 13 Perspektivansichten zur Verdeutlichung eines Herstellungsverfahrens des Substrats der zweiten Ausführungsform,
  • Fig. 14 eine Perspektivansicht einer dritten Ausführungsform eines Substrats,
  • Fig. 15 eine Perspektivansicht eines konventionellen Substrates für eine LED (Stand der Technik), und
  • Fig. 16 eine Perspektivansicht eines anderen konventionellen Substrats (Stand der Technik).
  • Ein in Fig. 1 perspektivisch dargestelltes Substrat entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Paar Metallbasen 1a und 1b, die aus Kupfer hergestellt sind. Jede Metallbasis 1a und 1b hat kubische Gestalt. Zwischen den Metallbasen 1a und 1b ist eine erste Wärmeisolationsschicht 2 aus einem Prepreg eingehaftet. An den Metallbasen 1a und 1b ist ferner eine zweite Wärmeisolierungsschicht 3 aus einem Prepreg angehaftet. Auf der zweiten Isolierungsschicht 3 ist ein Paar Schaltkreismuster 4a und 4b vorgesehen, die aus einer Kupferfolie hergestellt sind. An den Schaltkreismustern 4a und 4b sind durch Goldplattieren Elektroden 6a geformt. An der Unterseite der Metallbasen sind Terminalelektroden 6b geformt. An beiden Schaltkreismustern 4a und 4b ist eine LED 40 fest montiert.
  • Die LED 40 an den Schaltkreismustern 4a und 4b ist über Durchgangsöffnungen 5 mit den Terminalelektroden 6a und 6b verbunden, wobei die Durchgangsöffnungen 5 durch die Metallbasen 1a, 1b hindurchgehen.
  • Die Dimensionen des Substrates sind beispielsweise so wie in Fig. 1 gezeigt.
  • Da die Metallbasis aus Kupfer hergestellt ist und hohe Wärmeleitfähigkeit hat, und da an der Unterseite der Metallbasis keine Wärmeisolierungsschicht vorgesehen ist, hat das Substrat eine exzellente Wärmestrahlungseigenschaft. Deshalb wird eine zweckmäßig das Substrat benutzende LED-Vorrichtung erzielt, die sich mit einer LED verwenden lässt, die einen starken Strom benötigt.
  • Die Fig. 2 und 3 sind Perspektivansichten, die die Vorbereitung der Metallbasen zeigen. Eine Vielzahl Metallbasisaggregationen 101 und erste Wärmeisolierungsschichtaggregationen 102 werden vorbereitet. Wie in Fig. 3 gezeigt, werden ein Paar der Metallbasisaggregationen 101 und die Isolationsschichtenaggregationen aneinander unter Wärmekompression angehaftet, um eine Setzplatte 5 zu schaffen. Bezugnehmend auf Fig. 4 werden zwischen Führungsplatten 106 mehrere Setzplatten 105 angeordnet, wobei ein Spalt 105a zwischen benachbarten Setzplatten 105 eingestellt wird. Danach werden die Setzplatten 105 und die Führungsplatten 106 entlang Schneidlinien 107 beschnitten, so dass ein in Fig. 5 gezeigte Setzplattenaggregation 108 geschaffen wird.
  • Bezugnehmend auf Fig. 6 sind auf der Setzplattenaggregation 108 eine zweite Wärmeisolierungsschichtaggregation 103 und eine Schaltkreismusterschichtaggregation 104 montiert und angehaftet durch Wärmekompression, um eine Aggregation 109 zu formen.
  • Dann wird, wie in Fig. 7 gezeigt, die Schaltkreismuster-Schichtaggregation 104 geschnitten durch Ätzen, um eine Vielzahl Nuten 104a zu formen. Dadurch wird die Aggregation 104 in erste und zweite Schaltkreismusteraggregationen 104F und 104S separiert. Weiterhin wird die Aggregation 104 so zerschnitten, dass Nuten 104b geformt werden, die mit den Spalten 105a korrespondieren. Zusätzlich wird eine Vielzahl Durchgangslöcher 5 in beiden Aggregationen 104F und 104S geformt.
  • Wie in Fig. 8 gezeigt, wird das Substrat der Aggregation 109 durch Goldplattieren bedeckt, um die Elektroden 6a und 6b zu bilden. Dabei tritt das Gold durch die Löcher, um die oberen und unteren Elektroden 6a und 6b miteinander zu verbinden.
  • Schließlich werden, wie in Fig. 9 gezeigt, die Führungsplatten 106 abgeschnitten und wird die Aggregation 109 in Substrateinheiten separiert.
  • Fig. 10 ist eine Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform eines Substrats, das ein Paar Metallbasen 11a und 11b umfasst, die aus Kupfer hergestellt sind. Zwischen den Metallbasen 11a und 11b ist eine erste Wärmeisolierungsschicht 12 aus einem Prepreg eingehaftet. An die Metallbasen 11a und 11b ist ferner eine zweite Wärmeisolierungsschicht 13 aus einem Prepreg angehaftet. Die Isolierungsschicht 13 hat ein zentrales Loch 13a. In dem zentralen Loch 13a ist an den beiden Metallbasen 11a und 11b eine LED 20 montiert.
  • Da die LED 20 direkt an den Metallbasen 11a und 11b montiert ist, ergibt sich eine hervorragende Wärmestrahlungseigenschaft.
  • Das Herstellungsverfahren entspricht den Schritten der Fig. 2 bei der ersten Ausführungsform.
  • Bezugnehmend auf Fig. 11 ist an der Setzplattenaggregation 108 eine zweite Wärmeisolierungsschichtaggregation 203 montiert, die eine Vielzahl zentraler Löcher 13a aufweist und angehaftet ist durch Wärmekompression, um eine Aggregation 209 zu formen. Als nächstes wird, wie in Fig. 12 gezeigt, die zweite Wärmeisolierungsschichtaggregation 203 bei den Spalten 105a geschnitten, um eine Vielzahl Nuten 209a zu formen und die Aggregation 203 zu unterteilen oder separieren.
  • Gemäß Fig. 13 werden die Führungsplatten 106 abgeschnitten und wird die Aggregation 209 in Substrateinheiten unterteilt.
  • Fig. 14 zeigt eine Perspektivansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Substrates, das ein Paar Metallbasen 30a und 30b aus Kupfer umfasst. Zwischen den Metallbasen 30a und 30b ist eine erste Wärmeisolierungsschicht 31 aus einem Prepreg eingehaftet. Auf den Metallbasen 30a und 30b ist eine zweite Wärmeisolierungsschicht 32 aus einem Prepreg angehaftet. Auf der zweiten Wärmeisolierungsschicht 32 ist ein Paar Schaltkreismuster 33a und 33b aus einer Kupferfolie vorgesehen. An den beiden Schaltkreismuster 33a und 33b ist eine LED 35 montiert.
  • Die an den Schaltkreismustern 33a und 33b montierte LED 35 ist über Durchgangslöcher 36 mit den Metallbasen 30a und 30b verbunden.
  • In dem Substrat der dritten Ausführungsform sind die Größen der Metallbasen 30a und 30b voneinander verschieden, und zwar in der Querschnittsgestalt, wodurch die Position der ersten wärmeisolierenden Schicht gegenüber der Mittellinie versetzt ist.
  • Der thermische Ausdehnungskoeffizient der ersten wärmeisolierenden Schicht 31 ist in der Dickenrichtung hoch, so dass die Positionen der Metallbasen 30a und 30b versetzt werden können, was jedoch eine mechanische Spannung an der LED 35 genieren könnte. Da jedoch der thermische Ausdehnungskoeffizient der zweiten Wärmeisolierungsschicht 32 in Richtung ihrer Ebene klein ist, werden die Metallbasen daran gehindert, sich gegeneinander zu versetzen, so dass auch keine mechanische Spannungen in der LED generiert werden.
  • Da weiterhin die erste wärmeisolierende Schicht 31 exzentrisch angeordnet ist, ist auch der Einfluss der thermischen Expansion der ersten wärmeisolierenden Schicht reduziert. Erfindungsgemäß lässt sich ein Substrat erzielen, das exzellentes Wärmestrahlungsverhalten und Wärmeisolierungsverhalten hat und zuverlässig ist.
  • Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter spezifischer Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist darauf hinzuweisen, dass die Beschreibung nur dem besseren Verständnis dient und den Schutzbereich der Erfindung nicht beschränken soll, der sich aus den nachfolgenden Ansprüchen ableiten lässt.

Claims (5)

1. Substrat, gekennzeichnet durch:
ein Paar Metallbasen (1a, 1b; 11a, 11b; 30a, 30b);
eine zwischen den Metallbasen angeordnete erste Wärmeisolierungsschicht (2, 12, 31);
eine fest an den Metallbasen montierte zweite Wärmeisolierungsschicht (3, 13, 32); und
Montiereinrichtungen zum Montieren einer LED (40, 20, 35) an dem Substrat.
2. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montiereinrichtungen ein Paar Schaltkreismuster (4a, 4b) aufweisen, die an der zweiten wärmeisolierenden Schicht (3) fest montiert sind, und dass die LED (40) fest an beiden Schaltkreismustern (4a, 4b) montiert ist.
3. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montiereinrichtungen ein Loch (13a) umfassen, das in der zweiten wärmeisolierenden Schicht (13) geformt ist, um Oberflächen-Bereiche der Metallbasen (11a, 11b) freizulegen, und dass die LED (20) fest an den Metallbasen (11a, 11b) montiert ist.
4. Substrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einer oberen Fläche der Schaltkreismuster (4a, 4b) und den Unterseiten der Metallbasen obere und Untere Elektroden (6a, 6b) vorgesehen sind.
5. Substrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Metallbasen (30a, 30b) verschieden ist von der anderen Metallbasis in der Größe ihrer Querschnittsgestalt.
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