DE202006012216U1 - Light transmitting unit module for back lighting of liquid crystal display surface, has semiconductor chip which is mounted on carrier, where lens surrounds semiconductor chip with less height directly without additional housing - Google Patents

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Abstract

A module has a semiconductor chip (6) mounted on a carrier, which is formed by a metal core plate. The thickness of the carrier is 1.2-1.4 mm. The chip is connected with the substrate in a firmly-bonded manner. A lens (9) surrounds the semiconductor chip with less height directly without an additional housing. The carrier is provided with a flaring for accommodating the chip.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtsendeelement mit einem Halbleiter-Chip nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a light-emitting element with a semiconductor chip according to the preamble of claim 1.

Es ist ein optisches zum Hinterleuchten von Flächen dienendes Senderbauelement bekannt, US 4,907, 044 , das mit einem Sender-Halbleiter-Chip und mit einer Umhüllung versehen ist. Die Umhüllung ist nach Art eines Gehäuses für den Sender-Halbleiter-Chip ausgeführt und besitzt Lichtaustrittsflächen, die an eine angestrebte Abstrahlcharakteristik angepasst sind. Darüber hinaus weist die Umhüllung eine als Konkavlinse ausgeführte Lichtaustrittsfläche auf, und zwar zur Abstrahlung von Licht in einem möglichst großen Raumwinkel. Dabei umfasst die Umhüllung die Konkavlinse tangierende Konvexlinsen zur gleichmäßigen Verteilung von Licht in den Raumwinkel.An optical transmitter element for backlighting surfaces is known, US 4,907,044 which is provided with a transmitter semiconductor chip and with a cladding. The enclosure is designed in the manner of a housing for the transmitter semiconductor chip and has light exit surfaces which are adapted to a desired radiation characteristic. In addition, the envelope has a concave lens designed as a light exit surface, namely for the emission of light in the largest possible solid angle. In this case, the envelope comprises convex lenses tangent to the concave lens for the uniform distribution of light into the solid angle.

Die DE 33 02 660 A1 befasst sich mit einem Lichtsender der mindestens zwei Halbleiterkristalle enthält, wobei in jedem dieser Halbleiterkristalle ein elektolumineszierender Übergang zwischen zwei Gebieten entgegen gesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet ist. Die Halbleiterkristalle sowie mit letzteren zusammenarbeitende Elektroden sind von einer transparenten Hülle aus Epoxydharz umgeben. Die Hülle ist eine relativ großer Körper, der einen rechteckigem Querschnitt besitzt.The DE 33 02 660 A1 is concerned with a light emitter containing at least two semiconductor crystals, wherein in each of these semiconductor crystals an electroluminescent junction is formed between two regions of opposite conductivity type. The semiconductor crystals as well as the electrodes cooperating with the latter are surrounded by a transparent shell of epoxy resin. The shell is a relatively large body having a rectangular cross-section.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Lichtsendeelement für die Ausleuchtung verhältnismäßig großer Flächen bspw. Displays zu schaffen, das sich bei baulich günstiger Beschaffenheit durch gute Funktion und einfache Herstellung auszeichnet.It The object of the invention is a light-transmitting element for the illumination relatively large areas eg. To create displays, the structurally favorable condition through good function and ease of production.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.According to the invention this Problem solved by the features of claim 1. Further, the invention ausgestaltende features are included in the subclaims.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass die Konstruktion des Lichtsendeelements, bestehend aus stoffschlüssig mit dem Träger verbundenem Halbleiter-Chip und letzteren gehäusefrei umgebenden Linse, vorzüglich geeignet ist vor allem relativ große Flächen bzw. Displays auszuleuchten. Dabei ist das Lichtsendeelement in der erfindungsgemäßen Ausprägung optisch effizient, und es zeichnet sich durch eine aufwandsarme Gestaltung aus, weil zu seiner Herstellung wenige Einzelteile erforderlich sind. Hinzu kommt, dass die Einhaltung von Toleranzen übersichtlich ist. Hervorzuheben ist auch noch, dass der Hallbeiter-Chip auf einem thermisch gut leitenden bspw. als Metallkernplatine dargestellten Träger angebracht ist. Die den Halbleiter-Chip umgebende Linse ist hochwirksam, weil allenfalls eine vernachlässigbare Lichtstreuung aufweisend, und sie ist mit einer geringen Bauhöhe versehen; dies gilt auch für dem Träger. Schließlich ist das Lichtsendeelementmodul, umfassend mehrere Lichtsendeelemente, problemlos herstellbar und mit räumlich vorteilhaften Abmessungen vielfältig einsetzbar.The with the invention mainly The advantages achieved are the fact that the construction of the Light-emitting element, consisting of materially connected to the carrier Semiconductor chip and the latter housing-free surrounding lens, excellently suitable is above all relatively large surfaces or illuminate displays. In this case, the light-emitting element is in the inventive expression optically efficient, and it is characterized by a low-effort design, because for its production a few items are required. in addition comes that compliance with tolerances is clear. highlight is also that the Hallbeiter chip on a thermally good conductive, for example, as a metal core board carrier shown attached is. The lens surrounding the semiconductor chip is highly effective because at most a negligible Having light scattering, and it is provided with a low height; This also applies to the carrier. Finally is the light emitting element module comprising a plurality of light transmitting elements, easy to produce and with spatial advantageous dimensions varied used.

in der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher erläutert wird.in The drawing is an embodiment of the invention, which is explained in more detail below.

Es zeigenIt demonstrate

1 eine Schrägansicht eines Lichtsendeelementmoduls mit mehreren Lichtsendeelementen, 1 an oblique view of a Lichtendendeelementmodul with multiple light emitting elements,

2 einen Schnitt nach der Linie II-II der 1 in größerem Maßstab. 2 a section along the line II-II of 1 on a larger scale.

Ein Lichtsendeelementmodul 1 umfasst mehrere Lichtsendeelemente 2, 3, 4 und 5, ist als LED Einheit (LED = Licht Emittierende Diode oder Light Emitting Diode) ausgeführt und dient zur Hinterleuchtung von großformatigen LCD's (LCD = Flüssigkeitskristall-Bildschirme oder Liquid Crystal Displays). Die Kombination der Farben der Lichtsendeelemente 2, 3, 4 und 5 führt zu einer gezielten Lichtfarbe bspw. weiß.A light-emitting element module 1 includes several light emitting elements 2 . 3 . 4 and 5 , is designed as an LED unit (LED = Light Emitting Diode or Light Emitting Diode) and is used for the backlighting of large LCDs (LCD = Liquid Crystal Displays or Liquid Crystal Displays). The combination of the colors of the light transmitting elements 2 . 3 . 4 and 5 leads to a specific light color, for example white.

Jedes Lichtsendeelement z.B. 2 umfasst einen Halbleiter-Chip 6, der auf einem Träger 7 des Lichtsendeelementmoduls 1 befestigt ist. Der Halbleiter-Chip 6 ist bei 8 stoffschlüssig mit dem Träger 7 verbunden, und eine Linse 9 umgibt den Halbleiter-Chip 6 direkt, und zwar ohne ein zusätzliches Gehäuse d.h. also gehäusefrei. Dabei ist kein Luftspalt zwischen Halbleiter-Chip und Linse vorgesehen.Each light transmitting element eg 2 includes a semiconductor chip 6 who is on a carrier 7 the light emitting element module 1 is attached. The semiconductor chip 6 is at 8th cohesively with the carrier 7 connected, and a lens 9 surrounds the semiconductor chip 6 directly, and without an additional housing ie that is housing-free. In this case, no air gap between the semiconductor chip and lens is provided.

Der Träger 7 wird durch eine Metallkernplatine gebildet. Er kann aber auch aus einem Keramik-Werkstoff bestehen. Dabei beträgt die Dicke D des Trägers 2 zwischen 1,20 mm und 1, 40 mm. Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn für die Dicke D des Trägers 7 ca. 1,30 mm gewählt werden. Um die baulichen Gegebenheiten des Lichtsendeelements 2 zu optimieren ist der Träger 7 mit einer zum Halbleiter-Chip 6 hin gerichteten erhabenen Erweiterung 10 versehen, die zur Aufnahme des besagten Halbleiter-Chips 6 ausgebildet ist. Diese Erweiterung 10, deren Höhe HE rechnerisch oder empirische festlegbar ist, wird durch Werkstoffauftrag gebildet. Denkbar ist aber die Erweiterung 10 als ein separates Bauteil darzustellen, das mit geeigneten Mitteln mit dem Träger 7 verbunden wird.The carrier 7 is formed by a metal core board. But it can also consist of a ceramic material. In this case, the thickness D of the carrier 2 between 1.20 mm and 1.40 mm. As has been found advantageous if for the thickness D of the carrier 7 about 1.30 mm can be selected. To the structural conditions of the light-emitting element 2 to optimize is the carrier 7 with a to the semiconductor chip 6 directed sublime expansion 10 provided for receiving said semiconductor chip 6 is trained. This extension 10 , whose height HE can be determined mathematically or empirically, is formed by material order. Conceivable, however, is the extension 10 as a separate component, by suitable means with the carrier 7 is connected.

Der Halbleiter-Chip 6 ist durch Löten oder Kleben mit dem Träger 7 verbunden und die Linse 9 wird über dem Halbleiter-Chip 6, vorzugsweise durch Umspritzen hergestellt. Es ist aber auch möglich die Linse 9, die eine verhältnismäßig geringe Höhe HL – ca. 1,57 mm bzw. zwischen 1,50 mm und 1,64 mm –, in einem getrennten Fertigungsgang zu produzieren und dann mit dem Träger 7 zu verbinden. Die Linse 9 weist in einer Mittelängsebene A-A auf der dem Träger 7 abgekehrten Seite einen konkaven Linsenabschnitt 11 auf, an den als Rundungen ausgeführte konvexe Linsenabschnitte 12 und 13 anschließen. Letztere gehen in aufrechte Begrenzungen 14 und 15 der Linse 9 über.The semiconductor chip 6 is by soldering or gluing with the carrier 7 connected and the lens 9 gets over the semiconductor chip 6 , preferably produced by encapsulation. But it is also possible the lens 9 that have a relatively low height HL - about 1.57 mm or between 1.50 mm and 1.64 mm - to produce in a separate manufacturing process and then with the carrier 7 connect to. The Lens 9 has in a central longitudinal plane AA on the carrier 7 turned away side a concave lens section 11 on, on the executed as curves convex lens sections 12 and 13 connect. The latter go into upright limits 14 and 15 the lens 9 above.

Claims (14)

Lichtsendelement mit einem Halbleiter-Chip, der auf einem Träger befestigt ist und mit einer Linse zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter-Chip (6) stoffschlüssig mit dem Träger (7) verbunden ist und die Linse (9) mit relativ geringer Höhe (HL) den Halbleiter-Chip (6) gehäusefrei umgibt.Light emitting element with a semiconductor chip, which is mounted on a support and cooperates with a lens, characterized in that the semiconductor chip ( 6 ) cohesively with the carrier ( 7 ) and the lens ( 9 ) with a relatively low height (HL) the semiconductor chip ( 6 ) surrounds housing-free. Lichtsendeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Höhe (HL) der Linse (9) zwischen 1,50 mm und 1,64 mm vorzugsweise 1,57 beträgt.Light-emitting element according to claim 1, characterized in that the height (HL) of the lens ( 9 ) between 1.50 mm and 1.64 mm, preferably 1.57. Lichtsendeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) durch eine Metallkernplatine gebildet wird.Light-transmitting element according to claim 1, characterized in that the carrier ( 7 ) is formed by a metal core board. Lichtsendeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) aus einem Keramik-Werkstoff besteht.Light-transmitting element according to claim 1, characterized in that the carrier ( 7 ) consists of a ceramic material. Lichtsendelement nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) des Trägers (7) zwischen 1,20 mm und 1,40 mm, vorzugsweise 1,30 mm beträgt.Light-emitting element according to claims 3 and 4, characterized in that the thickness (D) of the carrier ( 7 ) is between 1.20 mm and 1.40 mm, preferably 1.30 mm. Lichtsendeelement nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) mit einer zum Halbleiter-Chip (6) hin gerichteten Erweiterung (10) zur Aufnahme des besagten Halbleiter-Chips (6) versehen ist.Light-transmitting element according to one or more of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 7 ) with a semiconductor chip ( 6 ) extension ( 10 ) for receiving said semiconductor chip ( 6 ) is provided. Lichtsendeelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung (10) durch einen Werkstoffauftrag gebildet wird.Light-emitting element according to claim 6, characterized in that the extension ( 10 ) is formed by a material order. Lichtsendeelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung (10) durch ein separates mit dem Träger (7) verbundenes Bauteil gebildet wird.Light-emitting element according to claim 6, characterized in that the extension ( 10 ) by a separate with the carrier ( 7 ) connected component is formed. Lichtsendeelement nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter-Chip (6) durch Löten mit dem Träger (7) verbunden ist.Light-emitting element according to one or more of the preceding claims, characterized in that the semiconductor chip ( 6 ) by soldering with the carrier ( 7 ) connected is. Lichtsendeelement nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter-Chip (6) durch Kleben mit dem Träger (7) verbunden ist.Light-emitting element according to one or more of the preceding claims, characterized in that the semiconductor chip ( 6 ) by gluing to the carrier ( 7 ) connected is. Lichtsendeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (9) als ein vorgefertigtes Bauteil auf dem Träger (7) aufgebracht wird.Light-transmitting element according to claim 1, characterized in that the lens ( 9 ) as a prefabricated component on the carrier ( 7 ) is applied. Lichtsendeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (9) über dem Halbleite-Chip (6) erstellt wird.Light-transmitting element according to claim 1, characterized in that the lens ( 9 ) over the half-lead chip ( 6 ) is created. Lichtsendeelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (9) durch Umspritzen des Halbleiter-Chips (6) hergestellt wird.Light-emitting element according to claim 12, characterized in that the lens ( 9 ) by encapsulation of the semiconductor chip ( 6 ) will be produced. Lichtsendelement nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lichtsendeelemente (2, 3, 4 und 5) zu einem Lichtsendeelementmodul (1) zusammengefasst sind.Light-transmitting element according to one or more of the preceding claims, characterized in that a plurality of light-transmitting elements ( 2 . 3 . 4 and 5 ) to a light-emitting element module ( 1 ) are summarized.
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