DE4242842A1 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft lichtemittierende Elemente, z. B. Chip-LEDs, wie sie als Hintergrundbeleuchtung für LCDs ver­ wendet werden, Lichtarrays in Faksimilegeräten und Anzeige­ teile in verschiedenen Arten von Bedienkonsolen.
Es wurden verschiedene Typen von Chip-LEDs entwickelt. Z. B sind die folgenden vier Typen von Chip-LEDs allgemein be­ kannt. Eine Chip-LED vom Typ I wird durch Gießen eines glas­ faserverstärkten Epoxidharzsubstrats mit einer Metallschicht hergestellt. Eine Chip-LED vom Typ II wird unter Verwendung eines Leiterrahmens durch Spritzpressen des Epoxidharzes ge­ bildet. Eine Chip-LED vom Typ III wird durch Einsatz diesen eines Gehäuses in den Leiterrahmen vorab und durch Ausfüllen des Gehäuses mit dem Epoxidharz nach dem Anbringen eines LED-Chips hergestellt. Eine Chip-LED vom Typ IV wird durch Ausbilden eines Gehäuses in einem glasfaserverstärkten Epo­ xidharzsubstrat und durch Ausfüllen des Gehäuses mit dem Epoxidharz, wie beim Typ III, gebildet. Zusätzlich zu diesen Arten von Chip-LEDs existieren LED-Lampen, wie in den Ver­ öffentlichungen Nr. 1 07 283/1980 und Nr. 2 83 883/1989 zu unge­ prüften japanischen Patentanmeldungen offenbart, die dadurch hergestellt werden, daß ein Leitungsmuster in dreidimensio­ naler Weise in Spritzgußharz ohne Verwendung eines Leiter­ rahmens ausgebildet wird.
Was die Chip-LED vom Typ I betrifft, werden das glasfaser­ verstärkte Epoxidharz, mit einem linearen Ausdehnungskoeffi­ zienten von 7 bis 1×10-6/°C, und das Epoxidharz, mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 4 bis 6×10-5/°C, beim Erhitzen, z. B. beim Löten, mit einiger Wahrscheinlich­ keit voneinander abgelöst, da die Differenz zwischen den ge­ nannten Koeffizienten groß ist. Darüber hinaus ist das glas­ faserverstärkte Epoxidharzsubstrat flach, und die Chip-LED dieses Typs weist keine reflektierende Gehäusestruktur auf, was zu einer LED-Lampe mit geringer Leuchtintensität führt.
Was die Chip-LEDs vom Typ III und IV betrifft, wird das von ihren LED-Chips emittierte Licht, da diese Chip-LEDs reflek­ tierende Gehäuse aufweisen, wirkungsvoll nach oben gerich­ tet. Jedoch weisen sie einen Nachteil hinsichtlich der Ad­ häsion zwischen dem Leiterrahmen und dem Gehäuse oder der Adhäsion zwischen dem glasfaserverstärkten Epoxidharzsub­ strat und dem Gehäuse auf, und sie sind bei den hohen Löt­ temperaturen nicht beständig, ähnlich wie Typ I. Darüber hinaus gilt für die Typen III und IV, daß das Einsatzgießen des Gehäuses in den Leiterrahmen bzw. das Verbinden des Sub­ strats mit dem Gehäuse die Herstellkosten erhöht.
Was die Chip-LED vom Typ II betrifft, wird, da sie kein re­ flektierendes Gehäuse aufweist, das vom LED-Chip emittierte Licht in Vorwärtsrichtung gestreut und daher wird das Licht nicht wirkungsvoll nach oben gerichtet.
Andererseits weisen die in den genannten Veröffentlichungen Nr. 1 07 283/1980 und Nr. 1 83 883/1989 zu ungeprüften japani­ schen Patentanmeldungen einen isolierenden, blockförmigen Körper auf. Jeder blockförmige Körper weist ein reflektie­ rendes Gehäuse (einen Hohlraum) in Form einer Aussparung im Zentrum seiner Oberfläche auf. Die Seiten des Hohlraums sind geneigt. Der Hohlraum, die Oberfläche, die Seitenflächen und Teile der Bodenfläche des blockförmigen Körpers sind mit einem Paar Elektrodenmuster bedeckt (plattierte Schicht). Bei derartigen Chip-LEDs sind das reflektierende Gehäuse und die Elektrodenmuster vereinigt. Diese Anordnung überwindet daher die Schwierigkeit unzureichenden Haftens zwischen dem Leiterrahmen und dem reflektierenden Gehäuse, wie sie bei den oben genannten Chip-LEDs vorhanden sind, die Leiterrah­ men verwenden, und sie erniedrigt die Herstellkosten.
Jedoch wird bei Chip-LEDs mit auf dem isolierenden, block­ förmigen Körper durch Plattieren ausgebildeten Elektroden­ mustern Epoxidharz in jeden Hohlraum geleitet, wenn die Hohlräume in einem Substrat versiegelt werden, auf dem eine Anzahl von Chip-LEDs ausgebildet werden. Daher fließt selbst dann, wenn eine kleine Menge des Epoxidharzes über einen Hohlraum überfließt, das Harz durch das zum chemischen Plat­ tieren und zum Ausbilden der Elektroden auf der Ober- und der Bodenfläche des Substrats erforderliche Durchgangsloch zum Boden des blockförmigen Körpers. Wenn das Epoxidharz zum Boden des blockförmigen Körpers fließt, kann der Lötvorgang, wie er zum Montieren des Chip-LEDs zu einem Erzeugnis erfor­ derlich ist, nicht richtig ausgeführt werden. Diese Schwie­ rigkeit wird dadurch gelöst, daß die Größe des Hohlraums er­ höht wird. Jedoch führt ein vergrößerter Hohlraum zu einer Vergrößerung der Abmessung der Chip-LED. Die sich ergebende Chip-LED genügt nicht den Forderungen für kleinere und dün­ nere Chip-LEDs. Daher wird die Chip-LED immer mit einem Hohlraum ausgebildet, der so klein wie möglich ist. Demgemäß muß das Harz in jeden Hohlraum auf dem Substrat mit hoher Genauigkeit eingefüllt werden.
Um den Lichtemissionswirkungsgrad der LED-Lampe zu erhöhen, müssen die Seiten des Hohlraums unter einem kleinen Winkel zwischen 300 und 700 geneigt sein. Wenn jedoch der Hohlraum flacher wird, fließt das Epoxidharz mit größerer Wahrschein­ lichkeit über. Der Grund dafür liegt darin, daß die Viskosi­ tät des Epoxidharzes während der Wärmeaushärtung plötzlich abnimmt und es sich über den Hohlraum hinaus ausbreitet, wenn es einen Füllstand erhält, der höher ist als der Rand des Hohlraums.
Wenn der Hohlraum flach ist, wird darüber hinaus die Adhä­ sion zwischen dem Epoxidharz und dem reflektierenden Gehäuse schwächer, und das Epoxidharz und das reflektierende Gehäuse lösen sich leicht voneinander, wenn Wärme zugeführt wird, z. B. beim Löten. Wenn der Hohlraum mit der oben angegebenen Form ausgebildet wird, nehmen der Lichtemissionswirkungsgrad und die Qualität des Erzeugnisses zu. Jedoch führt dies zu komplizierten Herstellprozessen und einer Erhöhung der Her­ stellkosten.
Zwischenzeitlich wird bei Chip-LEDs der LED-Chip auf einem der Elektrodenmuster angebracht und elektrisch mit diesem verbunden, und er wird mit einem anderen Elektrodenmuster über einen Metalldraht verbunden.
In einer Chip-LED dieses Typs kann, da die jeweiligen Elek­ troden über die gesamten Seitenflächen des blockförmigen Körpers und an der Oberfläche des Hohlraums ausgebildet wer­ den, in den das durchsichtige Harz gefüllt wird, Lötmittel an den Seitenflächen der Elektroden bis zur Oberfläche der LED hochkriechen, wenn Oberflächenmontage vollzogen wird. Im Ergebnis verschlechtern sich das Aussehen des Erzeugnisses nach dem Montagevorgang und die Qualität des durchsichtigen Harzes. Darüber hinaus nehmen die Elektroden dann, wenn sie auf die oben genannte Weise ausgebildet sind, viel Lötmittel auf, was zum sogenannten Manhattanphänomen führt (bei dem das Chipteil umfällt).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Lichtemis­ sionswirkungsgrad und die Produktqualität eines lichtemit­ tierenden Elements zu verbessern, während die Anzahl von Komponenten und die Herstellkosten verringert werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zum Herstellen eines derartigen Elements anzugeben.
Das erfindungsgemäße lichtemittierende Element ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist Gegenstand des beigefügten Anspruchs 10.
Beim erfindungsgemäßen lichtemittierenden Element ist das zum Ausbilden der Elektroden erforderliche Durchgangsloch dadurch im Substrat ausgebildet, daß am Boden des Hohlraums ein Loch ausgebildet ist, das sich durch das Substrat nach unten erstreckt. Die erste und die zweite Elektrode werden durchgehend auf dem Hohlraum, dem Durchgangsloch, der Boden­ fläche und einem Teil der Seitenflächen des Substrats ausge­ bildet. Diese Anordnung ermöglicht eine Verringerung der An­ zahl von Komponenten. Darüber hinaus werden, da das oben ge­ nannte Durchgangsloch beim Füllen des Hohlraums und des Durchgangslochs mit einem Abdichtmittel als Lüftung fun­ giert, der Hohlraum und das Durchgangsloch sicher abgedich­ tet.
Darüber hinaus steigt dann, wenn Oberflächenmontage des lichtemittierenden Elements durch einen Lötvorgang vollzogen wird, das Lötmittel nicht an den Elektroden hoch, da die er­ ste und die zweite Elektrode nur über einem Teil der Seiten­ flächen des Substrats ausgebildet sind. Dadurch ist es mög­ lich, zu verhindern, daß sich das Aussehen des Erzeugnisses verschlechtert und daß das Manhattanphänomen auftritt, wie dies bei einer großen verbrauchten Lötmittelmenge der Fall ist.
Zum besseren Verständnis der Art und der Vorteile der Erfin­ dung wird auf die folgende, detaillierte Beschreibung Bezug genommen, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erfolgt.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Chip-LED gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Unteransicht der Chip-LED;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht der Chip-LED;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Chip-LED;
Fig. 5 ist ein Profil der Chip-LED, geschnitten entlang der Linie E-E in Fig. 1;
Fig. 6 ist ein Profil der Chip-LED, geschnitten entlang der Linie F-F in Fig. 1;
Fig. 7 ist eine Darstellung zum Erläutern thermischer Span­ nungen von Epoxidharz in der Chip-LED;
Fig. 8 ist ein Schnitt durch die verlötete Chip-LED;
Fig. 9 ist eine Draufsicht, die die Anordnung von Chip-LEDs auf einem Substrat zeigt;
Fig. 10 ist eine perspektivische Darstellung, die zeigt, wie Harz im Substrat eine Abdichtung vornimmt;
Fig. 11 ist eine Draufsicht, die Schnittlinien des Substrats zeigt;
Fig. 12 ist eine Draufsicht auf eine Chip-LED gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 13 ist eine Frontansicht der Chip-LED von Fig. 12;
Fig. 14 ist eine Seitenansicht der Chip-LED;
Fig. 15 ist ein Profil der Chip-LED, geschnitten entlang der Linie G-G in Fig. 12;
Fig. 16 ist ein Profil der Chip-LED, geschnitten entlang der Linie H-H in Fig. 12.
Ausführungsbeispiel 1
Die folgende Beschreibung diskutiert unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 11 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt als lichtemittie­ rendes Element eine Chip-LED vor.
Wie in den Fig. 1 bis 6 dargestellt, sind die Hauptkomponen­ ten der Chip-LED dieses Ausführungsbeispiels ein isolieren der, blockförmiger Körper 4, ein Paar Metallschichten 18 und 19, ein LED-Chip 1, ein Metalldraht 3 und ein lichtdurchläs­ siges Harz 11.
Der isolierende, blockförmige Körper 4 weist einen Hohlraum 20 und ein im Boden des Hohlraums 20 ausgebildetes Durch­ gangsloch 21 auf, das sich durch den isolierenden, blockför­ migen Körper 4 nach unten erstreckt. Die Seiten des Hohl­ raums 20 sind nach oben hin nach außen geneigt.
Die Metallschicht 18 ist dadurch gebildet, daß die Seite und der Boden 7 des Hohlraums 20, die Seite 6 des Durchgangs­ lochs 21 und die Bodenfläche und ein Teil der Seitenfläche 5 des blockförmigen Körpers durchgehend plattiert sind. Indes­ sen ist die Metallschicht 19 durch Plattieren der Seite und des Bodens 8 des Hohlraums 20, der Seite 9 des Durchgangs­ lochs 21 und der Bodenfläche und eines Teils der Seitenflä­ che 10 des blockförmigen Körpers 4 gebildet. Die Metall­ schicht 19, die in Fig. 6 links angeordnet ist, und die Me­ tallschicht 18 sind im wesentlichen symmetrisch, und sie sind elektrisch voneinander getrennt.
Der LED-Chip 1 ist am Boden 8 des Hohlraums 20 mit einer Leitpaste 2 befestigt (mit diesem elektrisch verbunden), und er ist mit dem Boden 7 des Hohlraums 20 über den Metalldraht 3 verbunden.
Nachfolgend werden die Struktur der Chip-LED und ihr Her­ stellprozeß kurz beschrieben.
Als erstes wird der isolierende, blockförmige Körper 4 aus einem wärmebeständigen Harz hergestellt. Z. B. wird ein Flüssigkristallpolymer, PPS, PES oder ein anderes Material verwendet, wie es allgemein zum Herstellen von LEDs einge­ setzt wird. Zweitens wird im isolierenden, blockförmigen Körper 4 der Hohlraum 20 ausgebildet, in dem der LED-Chip 1 anzubringen ist. Drittens wird das Durchgangsloch 21 am Bo­ den des Hohlraums 20 so ausgebildet, daß es durch die Boden­ fläche des isolierenden, blockförmigen Körpers 4 geht.
Anschließend wird ein Paar Metallschichten 18 und 19 auf dem blockförmigen Körper 4 ausgebildet. An derjenigen Seite des blockförmigen Körpers 4, an der LED-Chip 1 anzubringen ist, wird z. B. die Metallschicht 19 so ausgebildet, daß sie durchgehend die Seite (reflektierende Fläche) und den Boden (Chipmontageabschnitt) 8 des Hohlraums 20, die Seite 9 des Durchgangslochs 21 und die Bodenfläche und einen Teil der Seitenfläche 10 des blockförmigen Körpers 4 bedeckt. Auf derselben Weise wird die Metallschicht 18 so ausgebildet, daß sie die Seite und den Boden 7 des Hohlraums 20, die Sei­ te 6 des Durchgangslochs) 21 und die Bodenfläche und einen Teil der Seitenfläche 5 des blockförmigen Körpers 4 bedeckt.
Nachdem das Paar metallischer Schichten 18 und 19 ausgebil­ det ist, wird der LED-Chip 1 mit der leitfähigen Paste 1 auf die Metallschicht 19 auf den Boden des Hohlraums 20 geklebt, und er wird über den Metalldraht 3 mit der Metallschicht 18 verbunden. Danach werden der Hohlraum 20 und das Durchgangs­ loch 21 mit einem lichtdurchlässigen Harz, wie einem Epoxid­ harz, ausgefüllt, um einen lichtdurchlässigen Harzabschnitt 11 zu bilden. Um das Auslecken des lichtdurchlässigen Harzes aus dem Durchgangsloch 21 zu verhindern, wird der blockför­ mige Körper 4 auf einem wärmebeständigen Klebeband befe­ stigt, wie einem Glasgewebeband 12, wie dies in Fig. 6 dar­ gestellt ist. Das Glasgewebeband 12 wird nach dem Aushärten des Harzes abgezogen, um das Erzeugnis fertigzustellen.
Der lichtdurchlässige Harzabschnitt 11 füllt den Hohlraum 20 und das Durchgangsloch 21 aus, insbesondere ab einem Teil des Hohlraums 20, der in der Nähe des LED-Chips 1 ein re­ flektierendes Gehäuse bildet, bis zur Bodenfläche des Er­ zeugnisses. Im Gegensatz zu den Seiten des Hohlraums 20 sind die Seiten des Durchgangslochs 21 nach unten hin nach außen geneigt.
Der so ausgebildete, lichtdurchlässige Harzabschnitt 11 bringt die folgenden Wirkungen mit sich. Z.B. ist dann wenn der isolierende, blockförmige Körper 4 durch ein Flüs­ sigkristallpolymer gebildet wird und ein Epoxidharz zum Aus­ bilden des lichtdurchlässigen Harzabschnitts 11 verwendet wird, der Ausdehnungskoeffizient des Epoxidharzes größer als derjenige des Flüssigkristallpolymeren. Genauer gesagt, ist der Ausdehnungskoeffizient des Flüssigkristallpolymeren 2 bis 4×10-5/°C und derjenige des Epoxid 5 bis 7×10-5/°C.
Demgemäß entstehen Kräfte, wie sie in Fig. 7 dargestellt sind, die in den Richtungen A und B wirken. Genauer gesagt, haften, da die Kraft in der Richtung A durch die Kraft in der Richtung B im Durchgangsloch 21 geschwächt wird (der Epoxidharzabschnitt ist mit der Form eines Keils in bezug auf den Hohlraum ausgebildet), das Epoxidharz und das Flüs­ sigkristallpolymer aneinander. Wenn keine Kraft in der Rich­ tung B ausgeübt wird, dehnt sich das Erzeugnis wiederholt aus und schrumpft wieder. Dies kann dazu führen, daß der Epoxidharzabschnitt und der Abschnitt mit dem Flüssigkri­ stallpolymeren teilweise oder ganz voneinander an den Gren­ zen 7 und 8 getrennt werden und daß der Metalldraht 8 abge­ trennt wird.
Wie oben beschrieben, füllt bei der Chip-LED dieses Ausfüh­ rungsbeispiels das Epoxidharz zum Abdichten den Raum von der Oberseite des Hohlraums 20 durch das Durchgangsloch 21 bis zum Boden des Abschnitts mit dem Flüssigkristallpolymeren aus. Daher der Epoxidharzabschnitt in Form von Keilen ausge­ bildet wird, die einander im Raum des Abschnitts mit dem Flüssigkristallpolymeren gegenüberstehen, ist die Chip-LED darüber hinaus bei thermischen Spannungen sehr stabil.
Ferner ist es allgemein bekannt, daß dann, wenn eine Chip- LED als LED-Lampe verwendet wird, der Lichtemissionswir­ kungsgrad dadurch erhöht wird, daß die Seiten des Hohlraums 20 so geneigt werden, daß sie einen kleinen Winkel zwischen 30° und 70° statt eines solchen von 90° aufweisen. Wenn die Seiten in diesem Bereich geneigt sind, wird die Leuchtinten­ sität in Vorwärtsrichtung (nach oben) erhöht. Jedoch nimmt die Haftung zwischen dem Epoxidharz und dem Flüssigkristall­ polymeren mit kleiner werdendem Neigungswinkel ab, was dazu führt, daß der Epoxidharzabschnitt sich leicht vom Abschnitt mit dem Flüssigkristallpolymeren löst. Um diese Schwierig­ keit zu überwinden, ist bei der Chip-LED dieses Ausführungs­ beispiels das Durchgangsloch 21, das sich zur Bodenfläche des blockförmigen Körpers 4 hin nach unten erstreckt, keil­ förmig ausgebildet. Diese Anordnung ermöglicht erhöhten Lichtemissionswirkungsgrad der LED-Lampe, während sie ver­ hindert, daß sich die Haftung zwischen dem Epoxidharzab­ schnitt und dem Abschnitt mit dem Flüssigkristallpolymeren verschlechtert.
Fig. 8 zeigt schematisch den verlöteten Zustand der Chip-LED dieses Ausführungsbeispiels. Der blockförmige Körper 4 ist durch Oberflächenmontage auf einem Substrat angebracht, auf dem eine Verdrahtung 14 und Lötabschnitte 15 vorhanden sind. Wenn die metallischen Schichten zum Löten nur auf der Boden­ fläche des blockförmigen Körpers 4 ausgebildet sind, kann sich der verlötete Abschnitt 15 lösen, wenn das Substrat 13 verwunden wird. Um eine solche Schwierigkeit zu vermeiden, sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Metallschichten nicht nur auf der Bodenfläche, sondern auch auf einem Teil der Seitenflächen 5 und 10 des blockförmigen Körpers 4 aus­ gebildet. Der Grund dafür, daß nicht die gesamten Seiten­ flächen des blockförmigen Körpers 4 mit den Metallschichten bedeckt werden, hängt mit dem später besprochenen Prozeß zu­ sammen, der ausgeführt wird, um ein Auslecken des Epoxidhar­ zes zu verhindern, wenn der Hohlraum 20 und das Durchgangs­ loch 21 mit dem Epoxidharz ausgefüllt werden.
Die folgende Beschreibung diskutiert die Vorteile eines Pro­ zesses zum Herstellen von Chip-LEDs.
Fig. 9 zeigt das Substrat für Chip-LEDs dieses Ausführungs­ beispiels. Im Fall des Verwendens einer MID (Molded Inter­ connection Device = Bauelement mit Gießverbindungen)-Tech nik, bei der eine elektrische Schaltung auf einem Gießer­ zeugnis durch chemisches Plattieren ausgebildet wird, werden eine Anzahl von Erzeugnissen auf einem Substrat hergestellt, da eine Anzahl isolierender Abschnitte (blockförmiger Körper 4) durch Spritzgießen hergestellt wird. Diese Technik ermög­ licht es, daß mehrere Erzeugnisse gleichzeitig in jedem von mehreren aufeinanderfolgenden Prozessen bearbeitet werden können, was die Herstellkosten erniedrigt. Jeder einzelne Hohlraum 20 auf dem Substrat gehört zu einem Erzeugnis. Als erstes wird ein LED-Chip 1 in jedem der Hohlräume 20 auf dem Substrat, wie in Fig. 9 dargestellt, mit der leitenden Paste 2 befestigt und mit dem Metalldraht 3 angeschlossen.
Dann wird zum Verhindern eines Ausleckens von Harz aus dem Durchgangsloch 21 beim Abdichten des Hohlraums 20 und des Durchgangslochs 21 mit dem Harz ein wärmebeständiges Klebe­ band, wie das Glasgewebeband 12, an der Bodenfläche des Sub­ strats befestigt. Das folgende Verfahren wird allgemein beim Abdichten oder Vergießen verwendet. Bei diesem Verfahren werden die Hohlräume 20 und die Durchgangslöcher 21 dadurch mit dem Harz ausgefüllt, daß Harz in jeden Hohlraum 20 ein­ zeln unter Verwendung eines Spenders (einer Harzaustragein­ richtung) eingefüllt wird. Bei diesem Verfahren muß jedoch, selbst dann, wenn mehrere Spender für ein Substrat verwendet werden, das Harz einzeln in jeden Hohlraum 20 eingefüllt werden. Dadurch ist eine lange Zeitspanne erforderlich, wenn eine größere Anzahl von Erzeugnissen auf dem Substrat herzu­ stellen ist. Darüber hinaus weist das in der oben angegebe­ nen Veröffentlichung 2 83 883/1989 zu einer ungeprüften japa­ nischen Patentanmeldung Durchgangslöcher auf, die von der Oberfläche des Substrats bis zur Bodenfläche desselben durch dieses hindurchgehen. Wenn der Genauigkeitsgrad beim Einfül­ len von Harz in die Hohlräume gering ist, leckt daher Harz am Boden aus, was zu fehlerhaften Erzeugnissen führt. Ferner ist eine sorgfältige Handhabung erforderlich, bis das in die Hohlräume eingefüllte Harz ausgehärtet ist, da das Harz aus­ leckt, wenn das Substrat verwunden wird.
Fig. 10 zeigt, wie das Harz in den Hohlräumen 20 der Chip- LEDs dieses Ausführungsbeispiels vergossen ist. Die Boden­ fläche des Substrats (auf dem z. B. ein Array von 16 LEDs mit einem Muster von 4×4 Leuchtflecken ausgebildet ist, wie in der Zeichnung dargestellt) wird mit dem Glasgewebe­ band 12 versehen. Dann werden die vier Seiten des Substrats ausgerichtet und durch Fixiermittel, wie Silikongummisub­ strate 16, fixiert. Dann wird das Epoxidharz in die Hohl­ räume 20 eingefüllt. Dabei kann das Epoxidharz kontinuier­ lich in die jeweiligen Hohlräume 20 ohne Beachten besonderer Genauigkeit eingefüllt werden, d. h. daß die Hohlräume 20 überlaufen können.
Nach dem Füllen der Hohlräume 20 wird ein Spachtel 17 in Richtung der in Zeichnung dargestellten Pfeile über die Oberfläche des Substrats gezogen. Da bei der Bewegung des Spachtels 17 übergelaufenes Harz in nicht ganz mit Harz auf­ gefüllte Hohlräume 20 läuft, wird die Oberfläche nivelliert. Genauer gesagt, wird Harz im Überschuß zugeführt, und der Überschuß wird durch den Spachtel 27 abgezogen. Infolgedes­ sen wird im Vergleich zu einem herkömmlichen Verfahren, bei dem das Harz genau in jeden Hohlraum eingefüllt werden kann, bei Verwendung des Substrats dieses Ausführungsbeispiels das Vergießen in kürzerer Zeitspanne mit Genauigkeit ausgeführt.
Um die Herstellkosten zu verringern, ist es erwünscht, die Anzahl mit einem Substrat herstellbarer Erzeugnisse zu er­ höhen. Wenn die mit einem Substrat herstellbare Anzahl von Erzeugnissen größer wird, ergibt das oben angegebene Verfah­ ren noch günstigere Wirkungen.
Wenn z. B. eine Harzaustragdüse vor dem Spachtel 17 angeord­ net wird, ist es möglich, mit einer einzigen Bewegung Harz in die Hohlräume 20 zu gießen und eine Nivellierung vorzu­ nehmen. Diese Anordnung ermöglicht es, daß das Vergießen in kürzerer Zeit als bei der herkömmlichen Anordnung mit einer Austrageinrichtung genau ausgeführt werden kann.
Nach dem Vergießen wird das Substrat entlang der in Fig. 11 dargestellten Linien C und D unterteilt, um die Chip-LEDs von Fig. 6 herzustellen.
Ausführungsbeispiel 2
Unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 16 wird nachfolgend ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Wie in den Fig. 12 bis 16 dargestellt, weist eine Chip-LED dieses Ausführungsbeispiels einen isolierenden, blockförmi­ gen Körper 21 aus einem Harzsubstrat für dreidimensionale Verdrahtung auf. Der isolierende, blockförmige Körper 31 wird aus einem hochwärmebeständigen Harz, zu dem ein Flüs­ sigkristallpolymer gehört, durch Spritzguß hergestellt. Die Chip-LED wird durch die folgenden Prozesse serienmäßig her­ gestellt. Zuerst werden die isolierenden, blockförmigen Kör­ per 31 in einer Matrix angeordnet und dann auf dreidimensio­ nale Weise verdrahtet. Dann werden Druckbonden und Drahtbon­ den ausgeführt. Nachfolgend werden Harzabschnitte gegossen. Abschließend wird jede der Chip-LEDs durch einen Zerteilsäge abgetrennt.
Auf der Oberfläche jedes blockförmigen Körpers 31 ist ein Hohlraum mit geneigten Seiten ausgebildet. Der Hohlraum ist mit Silber oder Gold plattiert, um eine Metallschicht 32 zu bilden. Ein sich vertikal durch den Block 31 erstreckendes Durchgangsloch 40 ist symmetrisch auf jeder Seite des Bodens der Metallschicht 32 ausgebildet. Die Form des Durchgangs­ lochs 40 ist von oben gesehen im wesentlichen quadratisch.
Im Bodenteil der Seitenflächen des blockförmigen Körpers 31 sind Lötelektroden 33 ausgebildet. Ein Elektrodentrennab­ schnitt 34 ist durch Maskieren vor dem Plattieren oder durch einen Ätzvorgang nach dem Plattieren hergestellt. Der Elek­ trodentrennabschnitt 34 trennt die Anode von der Kathode. Ein LED-Chip 35 wird auf eine Seite der so aufgeteilten Me­ tallschicht 32 druckgebondet und wird mit der anderen Seite der Metalloberfläche über einen Metalldraht 36 verbunden. Dann wird der Hohlraum mit einem Epoxidharz 37 aufgefüllt.
In den Fig. 12 und 16 sind mit kreuzförmigem Muster darge­ stellte Abschnitte 38 und 39 Resistabschnitte, auf die Re­ sistfarbe aufgetragen ist. Genauer gesagt, zeigt der erste Resistabschnitt 38, der nahe dem Umfang des blockförmigen Körpers 31 liegt, die Polarität der Elektrode an und verhin­ dert ein Überfließen des Epoxidharzes 37. Wenn Oberflächen­ montage der Chip-LED durch Löten in einem Rückflußofen er­ folgt, verhindert der zweite Resistabschnitt 39, der im Zen­ trum der Boden(Rück-)fläche des blockförmigen Körpers 31 liegt, einen Kurzschluß dadurch, daß er verhindert, daß die Anode und die Kathode beim Löten miteinander verbunden wer­ den.
Die Chip-LED mit der oben angegebenen Struktur emittiert einen vom LED-Chip 35 emittierten Lichtstrahl mit gutem Wir­ kungsgrad, da ein (nicht dargestelltes) reflektierendes Ge­ häuse um den LED-Chip 35 herum vorhanden ist. Es ist daher möglich, sehr helle LED-Lampen unter Verwendung der Chip- LEDs herzustellen.

Claims (11)

1. Lichtemittierendes Element, gekennzeichnet durch:
  • - ein isolierendes Substrat (4; 31) mit einem Hohlraum (20) mit nach oben und außen geneigten Seiten, wobei ein Durch­ gangsloch (21; 40) im Boden des Hohlraums ausgebildet ist und sich durch das isolierende Substrat nach unten er­ streckt;
  • - eine erste Elektrode (18; 32), die so ausgebildet ist, daß sie kontinuierlich eine erste Seite des Hohlraums, das Durchgangsloch und die Bodenfläche und eine erste Seiten­ fläche des Substrats bedeckt;
  • - eine zweite Elektrode (19; 34), die so ausgebildet ist, daß sie durchgehend eine zweite Seite des Hohlraums, des Durchgangslochs und der Bodenfläche sowie eine zweite Sei­ tenfläche des Substrats abdeckt, wobei die zweite Seite des Hohlraums der ersten Seite desselben und die zweite Seiten­ fläche des Substrats der ersten Seitenfläche desselben ge­ genüberstehen;
  • - eine lichtemittierende Einrichtung (1; 35), die elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist, um Licht zu emittie­ ren, wenn Stromfluß stattfindet;
  • - eine Verbindungseinrichtung (3; 36) zum elektrischen Ver­ binden der lichtemittierenden Einrichtung mit der zweiten Elektrode; und
  • - ein lichtdurchlässiges Vergußmittel (11; 37) zum Ausfüllen des Hohlraums und des Durchgangslochs.
2. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Durchgangsloch (21; 40) Seiten auf weist, die nach unten hin nach außen geneigt sind.
3. Lichtemittierendes Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (4; 31) aus hochwärmebeständigem Kunststoff besteht.
4. Lichtemittierendes Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (18; 32) und die zweite Elektrode (19; 34) durch Plattieren gebildet sind.
5. Lichtemittierendes Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierende Einrichtung ein LED-Chip (1; 35) ist, der mit einer leiten­ den Paste (2) am Boden des Hohlraums (20) befestigt ist.
6. Lichtemittierendes Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsein­ richtung ein Metalldraht (3; 36) ist.
7. Lichtemittierendes Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergußmittel ein Epoxidharz ist.
8. Lichtemittierendes Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Durchgangs­ löcher (40) am Boden des Hohlraums ausgebildet ist, jeweils eines links bzw. rechts.
9. Lichtemittierendes Element nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Substrat (31) Resistabschnitte (38, 39) aufweist, die durch Abscheiden von Resistfarbe auf der Oberkante des Substrats und der Rückfläche desselben zwi­ schen den Durchgangslöchern ausgebildet sind.
10. Verfahren zum Herstellen des lichtemittierenden Ele­ ments von Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • a) Ausbilden der Elektroden (18, 19; 32, 34), der lichte emittierenden Einrichtung (1; 35) und der Verbindungsein­ richtung (3; 36) auf jedem von mehreren Substraten, die in­ tegral als Schachbrettmuster als Ausgangssubstrat ausgebil­ det sind (Fig. 9);
  • b) Befestigen eines wärmebeständigen Klebebandes (12) auf der Bodenfläche des Grundsubstrates mit den Durchgangslö­ chern (21; 40);
  • c) Zuführen des Vergußmittels zum Grundsubstrat von oben her und Ausnivellieren des Vergußmittels, um dafür zu sor­ gen, daß die Hohlräume gleichmäßig mit dem Vergußmittel aus­ gefüllt sind; und
  • d) Zerschneiden des Grundsubstrats in die einzelnen Sub­ strate (4).
11. Herstellverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vier Seiten des Grundsubstrats durch Fixier­ einrichtungen (16) positioniert und festgelegt werden, wenn das Vergußmittel zugeführt wird.
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