RU2449422C1

RU2449422C1 - Light diode source of radiation

Info

Publication number: RU2449422C1
Application number: RU2010153737/28A
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Коновалов (RU); Алексей Михайлович Коновалов; Антон Павлович Лисицкий (RU); Антон Павлович Лисицкий
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-04-27

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: light diode source of radiation comprises a light-emitting crystal and a heat-eliminating base, contact sites of which are coupled to each other by means of a current-conducting glue. According to the invention, in the gap between appropriate contact sites of a light-emitting crystal and a heat-eliminating base filled with a current-conductive glue there are at least three arched wire supports mounted rigidly, at the same time base supports are rigidly fixed to any of contact sites.

EFFECT: invention eliminates shunting of unprotected side surfaces of the light-emitting crystal with a current-conducting glue, provides for high power efficiency of the light diode source of radiation, reduced reject share in case of serial production.

1 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к полупроводниковой технике, в частности к светодиодным источникам светового излучения, и может быть применено как источник энергетически эффективного излучения для освещения, создания направленного источника света, для сигнализации, индикации.The proposed device relates to semiconductor technology, in particular to LED sources of light radiation, and can be used as a source of energy-efficient radiation for lighting, creating a directional light source, for signaling, indication.

Известен светодиод [1], имеющий светоизлучающий кристалл и теплоотводящее основание, на котором расположены контактные опоры различной высоты с контактными площадками, к которым методом распайки или термокомпрессии присоединены контактные площадки светоизлучающего кристалла. В данном устройстве достижения малого теплового сопротивления соединения светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания применяется компоновка «перевернутый кристалл» («flip-chip»). Ее суть состоит в монтаже перевернутого светоизлучающего кристалла с контактными площадками на теплоотводящее основание с электрически изолированными контактными площадками методом пайки, термокомпрессии или с использованием токопроводящего клея. При этом относительно высокое механическое давление, прикладываемое при сборке к светоизлучающему кристаллу, ограничивает его минимальную толщину, что в свою очередь приводит к снижению его внешнего квантового выхода излучаемых фотонов, т.е. снижению эффективности излучения света устройством.Known LED [1] having a light emitting crystal and a heat sink base, on which are contact pads of various heights with contact pads, to which the contact pads of the light emitting crystal are connected by soldering or thermocompression. In this device to achieve low thermal resistance of the connection of the light-emitting crystal and the heat-removing base, the “inverted crystal” (“flip-chip”) arrangement is used. Its essence is the installation of an inverted light-emitting crystal with contact pads on a heat sink with electrically isolated contact pads by soldering, thermal compression or using conductive glue. Moreover, the relatively high mechanical pressure applied during assembly to the light-emitting crystal limits its minimum thickness, which in turn leads to a decrease in its external quantum yield of emitted photons, i.e. reduce the efficiency of light emission by the device.

Известен светодиод, описанный в патенте [2], предусматривающий соединение контактных площадок светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания токопроводящим клеем, расположенным только между соответствующими контактными площадками. Сборка данного устройства требует применения пружинящих шарообразных опор, трудно реализуемых в массовой технологии. Применяемые в микросхемах шаровидные контакты не могут выполнять роль пружинящих шарообразных опор, так как их упругость совершенно недостаточна. Основанием для создания данной технологии является следующее свойство применяемых токопроводящих клеев: их затруднительно наносить столь тонким слоем, при котором исключается попадание токопроводящего клея на боковую поверхность оптимально утоненного кристалла при соединении контактных площадок кристалла и теплоотводящего основания через данный слой клея.Known LED described in the patent [2], providing for the connection of the contact pads of the light emitting crystal and the heat sink base with a conductive adhesive located only between the respective contact pads. The assembly of this device requires the use of springy spherical supports, which are difficult to implement in mass technology. Spherical contacts used in microcircuits cannot play the role of springy spherical supports, since their elasticity is completely insufficient. The basis for the creation of this technology is the following property of the conductive adhesives used: it is difficult to apply them in such a thin layer that prevents the conductive glue from getting onto the side surface of the optimally thinned crystal when connecting the contact pads of the crystal and the heat-removing base through this adhesive layer.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению и принятым в качестве прототипа является светодиодный источник излучения [3], состоящий из светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания с контактными площадками, соединяемыми по методу перевернутого кристалла токопроводящим клеем, в который погружен светоизлучающий кристалл.Closest to the proposed invention and adopted as a prototype is an LED radiation source [3], consisting of a light-emitting crystal and a heat-removing base with contact pads connected by the method of an inverted crystal with a conductive adhesive into which the light-emitting crystal is immersed.

Существенным недостатком данного устройства является погружение торцов светоизлучающего кристалла в токопроводящий клей и, как следствие, попадание токопроводящего клея на незащищенные боковые поверхности светоизлучающего кристалла, что приводит к шунтированию излучающего перехода светоизлучающего кристалла через токопроводящий клей и, следовательно, снижению энергетической эффективности вплоть до нарушения работоспособности. Для устранения этого явления необходимо в данном устройстве использовать светоизлучающий кристалл с электрически изолированными торцами, что трудно реализуемо в групповой технологии, так как изоляция торцов должна выполняться для отдельных разрезанных светоизлучающих кристаллов.A significant drawback of this device is the immersion of the ends of the light-emitting crystal in the conductive glue and, as a result, the conductive glue getting on the unprotected side surfaces of the light-emitting crystal, which leads to the shunting of the radiating transition of the light-emitting crystal through the conductive glue and, consequently, lowering energy efficiency up to a malfunction. To eliminate this phenomenon, it is necessary to use a light-emitting crystal with electrically isolated ends in this device, which is difficult to implement in group technology, since the ends must be insulated for individual cut light-emitting crystals.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является исключение шунтирования токопроводящим клеем незащищенных боковых поверхностей светоизлучающего кристалла и, как следствие этого, обеспечение высокой энергетической эффективности функционирующего предлагаемого светодиодного источника излучения, а также снижение доли брака при серийном производстве предлагаемого устройства.The technical result of the invention is the elimination of shunting by conductive glue of the unprotected side surfaces of the light-emitting crystal and, as a result of this, ensuring high energy efficiency of the functioning of the proposed LED radiation source, as well as reducing the proportion of marriage in mass production of the proposed device.

Для достижения технического результата предлагается светодиодный источник излучения, состоящий из светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, контактные площадки которых сопряжены между собой посредством токопроводящего клея, отличающиеся тем, что в промежутке между соответствующими контактными площадками светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, заполненном токопроводящим клеем, вмонтированы не менее трех дугообразных проволочных опор, при этом основания опор жестко закреплены с любой из контактных площадок. Технический результат достигается тем что дугообразные проволочные опоры обеспечивают при сборке устройства расположение токопроводящего клея только между контактными площадками светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания и не позволяют опускаться светоизлучающему кристаллу, вытесняя токопроводящий клей к торцам светоизлучающего кристалла. При монтаже светоизлучающего кристалла на теплоотводящее основание токопроводящий клей наносится только в области контактных площадок.To achieve a technical result, an LED radiation source is proposed, consisting of a light-emitting crystal and a heat-removing base, the contact pads of which are interconnected by means of a conductive adhesive, characterized in that at least between the corresponding contact pads of the light-emitting crystal and the heat-removing base filled with a conductive glue are mounted three arcuate wire supports, while the bases of the supports are rigidly fixed to any of the contact points oschadok. The technical result is achieved by the fact that the arc-shaped wire supports provide the location of the conductive adhesive only between the contact pads of the light-emitting crystal and the heat-removing base when assembling the device and do not allow the light-emitting crystal to fall, displacing the conductive adhesive to the ends of the light-emitting crystal. When a light-emitting crystal is mounted on a heat-removing base, conductive glue is applied only in the area of the contact pads.

Предлагаемый светодиодный источник излучения представлен на фиг.1. Источником излучения является светоизлучающий кристалл 1 с контактными площадками 2. Контактные площадки 2 соединены теплотокопроводящим клеем 3 с контактными площадками 4 теплоотводящего основания 5, на которые термокомпрессионной сваркой приварены основания 6 дугообразных проволочных опор 7. В общем случае дугообразные проволочные опоры 7 изготавливаются с различной высотой H_опора1, H_опора2 над контактными площадками 4, что позволяет обеспечить параллельность плоскости контактных площадок светоизлучающего кристалла 1 и теплоотводящего основания 5. В токопроводящий клей 3 погружены дугообразные проволочные опоры 7.The proposed LED radiation source is presented in figure 1. The radiation source is light-emitting crystal 1 with contact pads 2. The contact pads 2 are connected by heat-conducting adhesive 3 to the contact pads 4 of the heat-removing base 5, onto which the bases 6 of the arc-shaped wire supports are welded by welding 7. In general, arc-shaped wire supports 7 are made with different heights H _support1 , H _support2 above the contact pads 4, which allows for parallelism of the plane of the contact pads of the light-emitting crystal 1 and heat sink th base 5. Arc-shaped wire supports 7 are immersed in conductive adhesive 3.

Дугообразные проволочные опоры 7 могут быть выполнены из того же материала, что и контактные площадки 2 и 4, из золотой проволоки или из алюминиевой проволоки и присоединены к контактным площадкам термокомпрессионной сваркой.Arcuate wire supports 7 can be made of the same material as the contact pads 2 and 4, from gold wire or from aluminum wire and attached to the contact pads by thermocompression welding.

Предлагаемый светодиодный источник излучения функционирует следующим образом. При подаче напряжения на контактные площадки теплоотводящего основания оно через слой токопроводящего клея, обладающий также высокой теплопроводностью, поступает на контактные площадки светоизлучающего кристалла. В нем происходит излучение фотонов, сопровождающееся выделением тепла, которое через токопроводящий клей и дугообразные проволочные опоры, вмонтированные между контактными площадками светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, поступает в теплоотводящее основание. Дугообразные проволочные опоры, выполненные из золота или алюминия, уменьшают тепловое сопротивление промежутка между контактными площадками, заполненного токопроводящим клеем.The proposed LED radiation source operates as follows. When voltage is applied to the contact pads of the heat-removing base, it passes through the layer of conductive adhesive, which also has high thermal conductivity, to the contact pads of the light-emitting crystal. It emits photons, accompanied by heat, which through a conductive adhesive and arcuate wire supports mounted between the contact pads of the light-emitting crystal and the heat sink base, enters the heat sink base. Arc-shaped wire supports made of gold or aluminum reduce the thermal resistance of the gap between the contact pads, filled with conductive glue.

При исполнении светодиодного источника излучения с дугообразными проволочными опорами, вмонтированными между контактными площадками светоизлучающего кристалла и теплоотводящего основания, исключается попадание токопроводящего клея на незащищенные боковые поверхности светоизлучающего кристалла, приводящее к шунтированию незащищенных боковых поверхностей светоизлучающего кристалла.When performing an LED radiation source with arcuate wire supports mounted between the contact pads of the light-emitting crystal and the heat-removing base, conductive glue is prevented from reaching the unprotected side surfaces of the light-emitting crystal, which leads to shunting of the unprotected side surfaces of the light-emitting crystal.

Список литературыBibliography

1. Патент US 2009/0321778 A1.1. Patent US 2009/0321778 A1.

2. Патент US 7052935 B2.2. Patent US 7052935 B2.

3. Патент CN 101640245.3. Patent CN 101640245.

Claims

An LED radiation source consisting of a light-emitting crystal and a heat-removing base, the contact pads of which are interconnected by means of a conductive adhesive, characterized in that at least three arcuate wire supports are mounted in the gap between the corresponding contact areas of the light-emitting crystal and the heat-removing base filled with conductive glue, while the bases of the supports are rigidly fixed from any of the contact pads.