WO2017162665A1 - Multi-led system - Google Patents

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WO2017162665A1
WO2017162665A1 PCT/EP2017/056687 EP2017056687W WO2017162665A1 WO 2017162665 A1 WO2017162665 A1 WO 2017162665A1 EP 2017056687 W EP2017056687 W EP 2017056687W WO 2017162665 A1 WO2017162665 A1 WO 2017162665A1
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WO
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led system
light
substrate
layers
led
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/056687
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French (fr)
Inventor
Thomas Feichtinger
Stephan STEINHAUSER
Günter PUDMICH
Edmund Payr
Sebastian Brunner
Original Assignee
Epcos Ag
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Publication date
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Priority to US16/086,567 priority patent/US10818641B2/en
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    • H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination

Definitions

  • the present invention relates to a multi-LED system, which is designed in particular for generating a flashlight.
  • Such multi-LED systems are needed in particular for mobile applications such as smart phones or digital cameras.
  • multi-LED systems comprising a hybrid construction of a substrate and a passive assembly
  • LEDs Light emitting diodes
  • the LEDs are covered with light conversion layers, so that, for example, a combination of warm white light and cold white light is generated. This is to ensure recordings ⁇ for better illumination and more natural color due to flash light.
  • ESD Electrostatic Discharge
  • discrete components with varistor function can be used, but lead to a larger size.
  • the publication DE 10 2014 101 092 AI shows a chip with varistor function, on which an LED can be mounted.
  • the multi-LED system according to the invention has a substrate in ceramic multilayer construction in which at least two ESD protective structures are integrated. At least two light-emitting diodes are arranged on the substrate. In particular, is for each LED has an integrated ESD protection structure
  • the multi-LED system has at least two cover layers, each cover layer being one of
  • Such a multi-LED system allows integration of multiple LEDs, optics and ESD protection in a small space.
  • the multi-LED system can be used as a flash module in mobile applications.
  • the cover layers are formed, for example, as protective layers and / or optically active layers.
  • the cover layers can be designed to produce different characteristics of the emitted light. These may be light conversion layers.
  • a cover layer for generating warm white light and another cover layer for generating cold white light is formed.
  • the cover layers may additionally or alternatively also have a lens function.
  • one or more further electrical components can be arranged on the substrate, for example a component for temperature monitoring.
  • the component can be arranged between the LEDs.
  • the multi-LED system has exactly two light-emitting diodes. It is for example a dual LED flash module. In another embodiment the multi-LED system has a number of nxn light-emitting diodes, where n is an integer greater than 1. The light-emitting diodes may be arranged, for example, in n rows and n columns. For example, the multi-LED system has exactly four
  • the LEDs can all be arranged in a row.
  • the LEDs may be arranged in several rows and columns, for example.
  • first and second external contacts may be disposed on an underside of the substrate.
  • External contacts can all be arranged in a row.
  • the external contacts may be arranged in a plurality of rows and columns. This can result in additional space savings.
  • the substrate is sintered with the integrated ESD protective structures.
  • the light-emitting diodes are applied to an upper side of the sintered substrate. Each light-emitting diode is covered with a cover layer. In this way, in particular a multiple substrate
  • Figure 1 shows an embodiment of a multi-LED system in
  • FIG. 2 shows an embodiment of a multi-LED system in FIG
  • FIG. 3 shows an embodiment of a multi-LED system in FIG.
  • Multi-LED systems in a single view
  • Figure 5 shows another embodiment of a multi-LED
  • FIG. 6 shows a method for producing a multi-LED
  • FIG. 7 shows a further method for producing a multi-LED system in the flow chart
  • Figure 1 shows a multi-LED system 1 comprising a substrate 2, which is constructed in multi-layer construction.
  • the substrate 2 has a plurality of stacked ceramic layers 3.
  • the ESD protection structures can also be referred to as ESD protection components.
  • the ceramic is in particular a varistor ceramic, for example doped ZnO, SrTiO 2 or SiC.
  • Dopants include, for example, antimony, bismuth and / or praseodymium.
  • the varistor ceramic has a high thermal conductivity, for example greater than or equal to 20 W / mK.
  • the thermal conductivity may be 22 W / mK.
  • the substrate has a thickness in the range of 200 .mu.m to 500 .mu.m, which is the thickness of the ceramic without metallization on the lower and upper side 11, 12.
  • the ESD protection structures 4, 4 ' are each made of
  • first electrode layers 5, 5 ⁇ and second electrode layers 6, 6 ⁇ constructed.
  • the first electrode layers 5, 5 ' are formed with the second electrode layers 6, 6 ⁇ intermeshing.
  • the electrode layers 5, 5 ', 6, 6' are formed, for example, from 100% Ag.
  • the first and second electrode layers 5, 5 ', 6, 6' are electrically connected to first and second plated-through holes 7, 7 ', 8, 8'.
  • the plated-through holes 7, 7 ', 8, 8' are so-called vias, in particular metal vias.
  • the plated-through holes 7, 7 ', 8, 8' are formed from 100% Ag.
  • the plated-through holes 7, 7 ', 8, 8' are electrically connected to first and second external contacts 9, 9 ', 10, 10', which are arranged on a lower side 11 of the substrate 2. These are, for example, contact pads.
  • the plated-through holes 7, 7 ', 8, 8' are electrically connected to first and second connecting contacts 12, 12 ', 13, 13', respectively, which are mounted on an upper side 14 of the
  • Substrate 2 are arranged.
  • a glass layer 15 is also arranged to protect the varistor ceramic.
  • the glass layer 15 has, for example, a Ti02 _ filler.
  • Glass layer 15 are the connection contacts 12, 12 ⁇ , 13, 13 ⁇ passed. Such a glass layer may also be present on the underside 11.
  • the LEDs 16, 16 ⁇ are electrically and mechanically with the
  • Connection contacts 12, 12 ⁇ , 13, 13 ⁇ connected, for example by a Lot 17, 17 ⁇ .
  • AuSn can be used as solder material.
  • the LEDs 16, 16 'can each have two contact surfaces on their undersides.
  • the LEDs 16, 16 'can also each have a first contact surface on its underside and have a second contact surface on its upper side.
  • the second contact surface can by means of a wire, in particular a gold wire with the Substrate 2 to be connected.
  • the LEDs 16, 16 ' are each covered by a cover layer 18, 18 ⁇ .
  • the cover layers 18, 18 ' can as protective layers to protect the LEDs 16, 16 ⁇ and / or as optically active
  • the first cover layer 18 is designed so that the light generated by the first LED 16 is a cold white
  • the cover layers are each formed as phosphor layers, in particular with a silicon matrix.
  • the cover layers 18, 18 have a reddish or a yellowish color.
  • the cover layers 18, 18 ' may additionally or alternatively also have a lens function. In this case, the cover layers 18, 18 'may also be colorless.
  • the multi-LED system 1 is used, for example, to generate a flash. In one embodiment, the LED system 1 has no further discrete components on the substrate 2 except for the LEDs 16, 16 '. This allows a particularly good miniaturization of the LED system 1. In addition, thereby the light output and the homogeneity of the emitted light can be improved. It occurs
  • FIG. 2 shows a multi-LED system 1 in a plan view of an upper side 14.
  • the multi-LED system 1 is designed, for example, as in FIG.
  • the LEDs 16, 16 ' are each covered by cover layers 18, 18 ⁇ .
  • the cover layers 18, 18 ' have an approximately square shape.
  • the cover layers 18, 18 'do not extend over the entire upper side 14 of the substrate 2, so that a part of the glass layer 15 is exposed.
  • the multi-LED system 1 has a size less than or equal to 2 ⁇ 4 mm 2.
  • the size is, for example, 1 ⁇ 2 mm 2.
  • the size may also be 1.7 ⁇ 3.4 mm 2.
  • the multi-LED system 1 has a much smaller size than conventional systems.
  • FIG. 3 shows a multi-LED system 1 in a plan view of a lower side 11. This is, for example, the multi-LED system 1 from FIG. 2.
  • the underside 11 of the substrate 2 is covered by a glass layer 19.
  • the glass layer 19 may be formed like the glass layer 15 arranged on the upper side 14 (see FIG. 2).
  • the multi-LED system 1 has four external contacts 9, 9 ', 10, 10 ⁇ on.
  • the external contacts 9, 10 are, for example, designed to connect the first LED 16 and, unlike in FIG. 1, are arranged one behind the other.
  • External contacts 9 ', 10 ⁇ are designed to connect the second LED 16 ⁇ and also arranged one behind the other.
  • first connection contacts 9, 9 'each have one
  • FIG. 4 shows a multiple substrate 21 having a
  • multi-LED systems 1 in a top view.
  • the multi-LED systems 1 are formed after separation, for example, each as described in Figures 1 to 3.
  • the multiple substrate 21 has, for example, 325 multi-LED systems 1.
  • the multiple substrate 21 has a diameter in the range of 2 inches to 4 inches.
  • the multiple substrate 21 has, for example, a size of 54.5 ⁇ 54.5 mm 2.
  • FIG. 5 shows a further multi-LED system according to the invention
  • multi-LED system 1 is this is a four-LED system, that is, there are exactly four LEDs 16, 16 ⁇ , 16 ⁇ ⁇ , 16 ⁇ available. Furthermore, in contrast to Figure 1, a temperature monitoring component 22 on the
  • Substrate 2 is arranged. It is, for example, an NTC or PTC thermistor.
  • the temperature monitoring component 22 is by means of plated-through holes 23, 24 with
  • each LED 16, 16 ', 16 ⁇ , 16 ⁇ an integrated ESD protection structure 4, 4 ⁇ , 4 ⁇ , 4 ⁇ is provided in the substrate 2.
  • Each LED 16, 16 ⁇ , 16 ⁇ , 16 ⁇ is covered by a cover layer 18, 18 ⁇ , 18 ⁇ ⁇ , 18 ⁇ .
  • the cover layers 18, 18 ⁇ , 18 ⁇ ⁇ , 18 ⁇ can be formed all different.
  • the two have a central location
  • Cover layers 18 ⁇ , 18 ⁇ ⁇ have the same properties and the two outer cover layers 18, 18 ⁇ have the same properties.
  • the LEDs 16, 16 ⁇ , 16 ⁇ ⁇ , 16 ⁇ can be as shown
  • connection contacts can be arranged similarly as shown in FIG.
  • FIG. 6 shows a method for producing a multi-LED system in the flowchart.
  • the resulting multi-LED system is designed as described in FIGS. 1 to 5.
  • the production for example, only the multiple substrate described in FIG. 4 is obtained and then singulated. According to the method, the following steps
  • step A
  • step B technical term: “sheet printing”
  • step C Laminating the printed films
  • step D technical term: "Via Drilling with Laser"
  • step E filling the holes with a metal paste
  • step F technical term: isostatic pressing
  • step G trimming the stack
  • step H Sintering the stack (step H;
  • Step II technical term: "Metal Screen Printing Top & Bottom"
  • step Jl Burning in (step Jl; technical term: "firing")
  • step LI technical term: “plating”.
  • step Ml technical term: "LED Mounting"
  • Step 0 technical term: Lense Attach + Curing
  • step P
  • FIG. 7 shows a further method for producing a multi-LED system in the flowchart.
  • the process steps listed in the flow diagram on the left side up to Sintering of the substrate (step H) correspond to the method steps described in FIG.
  • step 12 application and structuring of a photoresist (step 12: technical term: "photoresist structuring")
  • step K2 - Sputtering a metal layer
  • step L2 technical term: "chemical lift-off"
  • step M2 Attaching the LEDs and the temperature control component (step M2: technical term: "LED and NTC Mounting")
  • step P

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Abstract

Es wird ein Multi-LED System (1) angegeben, das ein Substrat (2) in keramischer Vielschichtbauweise, in dem wenigstens zwei ESD-Schutzstrukturen(4, 4', 4'', 4''')integriert sind, aufweist. Das Multi-LED System (1) weist wenigstens zwei Leuchtdioden (16, 16', 16'', 16''')auf, die auf dem Substrat (2) angeordnet sind, undweistwenigstens zwei Deckschichten (18, 18', 18'', 18''')auf, die jeweils eine der Leuchtdioden (4, 4', 4'', 4''') bedecken.

Description

Beschreibung
Multi-LED System Die vorliegende Erfindung betrifft ein Multi-LED System, das insbesondere zur Erzeugung eines Blitzlichtes ausgebildet ist. Derartige Multi-LED Systeme werden insbesondere für mobile Anwendungen wie Smartphones oder Digitalkameras benötigt .
Es sind Multi-LED Systeme aufweisend einen hybriden Aufbau aus einem Substrat und einer Bestückung mit passiven
Bauelementen sowie mit zwei Leuchtdioden (LEDs) bekannt. Die LEDs sind mit Lichtkonversionsschichten bedeckt, so dass beispielsweise eine Kombination aus warmweißem Licht und aus kaltweißen Licht erzeugt wird. Dies soll für eine bessere Ausleuchtung und für natürlichere Farben bei Blitzlicht¬ aufnahmen sorgen. Zum Schutz der LEDs vor Elektrostatischen Entladungen (ESD, Electrostatic Discharge) können diskrete Bauelemente mit Varistorfunktion eingesetzt werden, die jedoch zu einer größeren Baugröße führen. Die Druckschrift DE 10 2014 101 092 AI zeigt einen Chip mit Varistorfunktion, auf den eine LED montiert werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Multi-LED System mit verbesserten Eigenschaften anzugeben. Das erfindungsgemäße Multi-LED System weist ein Substrat in keramischer Vielschichtbauweise auf, in dem wenigstens zwei ESD-Schutzstrukturen integriert sind. Auf dem Substrat sind wenigstens zwei Leuchtdioden angeordnet. Insbesondere ist für jede Leuchtdiode eine integrierte ESD-Schutzstruktur
vorhanden. Weiterhin weist das Multi-LED System wenigstens zwei Deckschichten auf, wobei jede Deckschicht eine der
Leuchtdioden bedeckt.
Ein derartiges Multi-LED System erlaubt eine Integration mehrerer LEDs, Optik und ESD-Schutz auf kleinstem Raum.
Insbesondere kann das Multi-LED System als Blitzmodul in mobilen Anwendungen eingesetzt werden.
Die Deckschichten sind beispielsweise als Schutzschichten und/oder optisch aktive Schichten ausgebildet. Insbesondere können die Deckschichten zur Erzeugung unterschiedlicher Charakteristika des abgestrahlten Lichtes ausgebildet sein. Es kann sich dabei um Lichtkonversionsschichten handeln.
Beispielsweise ist eine Deckschicht zur Erzeugung warmweißen Lichtes und eine andere Deckschicht zur Erzeugung kaltweißen Lichtes ausgebildet. Die Deckschichten können zusätzlich oder alternativ auch eine Linsenfunktion aufweisen.
In einer Ausführungsform ist außer den Leuchtdioden kein weiteres elektrisches Bauelement auf dem Substrat angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders gute Miniaturisierung des Multi-LED Systems.
Alternativ können auf dem Substrat noch ein oder mehrere weitere elektrische Bauteile angeordnet sein, beispielsweise ein Bauteil zur Temperaturüberwachung. Das Bauteil kann zwischen den LEDs angeordnet sein.
In einer Ausführungsform weist das Multi-LED System genau zwei Leuchtdioden auf. Es handelt sich beispielsweise um ein Dual LED Flash Modul. In einer anderen Ausführungsform weist das Multi-LED System eine Anzahl von n x n Leuchtdioden auf, wobei n eine ganze Zahl größer 1 ist. Die Leuchtdioden können beispielsweise in n Reihen und n Spalten angeordnet sein. Beispielsweise weist das Multi-LED System genau vier
Leuchtdioden auf.
Die LEDs können alle in einer Reihe angeordnet sein.
Alternativ können die LEDs beispielsweise in mehreren Reihen und Spalten angeordnet sein.
Für jede Leuchtdiode können erste und zweite Außenkontakte auf einer Unterseite des Substrats angeordnet sein. Die
Außenkontakte können alle in einer Reihe angeordnet sein. Alternativ können die Außenkontakte in mehreren Reihen und Spalten angeordnet sein. Dadurch kann sich eine zusätzliche Platzersparnis ergeben.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Multi-LED Systems angegeben. Gemäß dem Verfahren wird das Substrat mit den integrierten ESD-Schutzstrukturen gesintert. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Leuchtdioden auf eine Oberseite des gesinterten Substrats aufgebracht. Jede Leuchtdiode wird mit einer Deckschicht bedeckt. Auf diese Weise kann insbesondere ein Vielfach-Substrat
hergestellt werden, das in eine Vielzahl von Multi-LED
Systemen vereinzelt werden kann. Insbesondere kann die
Vereinzelung nach dem Aufbringen der Deckschichten erfolgen.
In der vorliegenden Offenbarung sind mehrere Aspekte einer Erfindung beschrieben. Alle Eigenschaften, die in Bezug auf das Multi-LED Systems und das Verfahren offenbart sind, sind auch entsprechend in Bezug auf die anderen Aspekte offenbart, auch wenn die jeweilige Eigenschaft nicht explizit im Kontext der anderen Aspekte erwähnt wird.
Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand von schematischen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Ausführungsform eines Multi-LED Systems im
schematischen Querschnitt,
Figur 2 eine Ausführungsform eines Multi-LED Systems in
einer Aufsicht auf eine Oberseite,
Figur 3 eine Ausführungsform eines Multi-LED Systems in
einer Aufsicht auf eine Unterseite,
Figur 4 ein Vielfach-Substrat aufweisend eine Vielzahl von
Multi-LED Systemen in einer Aufsicht auf eine
Oberseite,
Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines Multi-LED
Systems im schematischen Querschnitt,
Figur 6 ein Verfahren zur Herstellung eines Multi-LED
Systems im Ablaufdiagramm,
Figur 7 ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Multi- LED Systems im Ablaufdiagramm,
Vorzugsweise verweisen in den folgenden Figuren gleiche
Bezugszeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende Teile der verschiedenen Ausführungsformen. Figur 1 zeigt ein Multi-LED System 1 aufweisend ein Substrat 2, das in Vielschichtbauweise aufgebaut ist. Das Substrat 2 weist eine Vielzahl von übereinander gestapelten keramischen Schichten 3 auf. Im Substrat 2 sind zwei ESD-Schutzstrukturen 4, 4` integriert. Die ESD-Schutzstrukturen können auch als ESD-Schutzkomponenten bezeichnet werden. Bei der Keramik handelt es sich insbesondere um eine Varistorkeramik, beispielsweise dotiertes ZnO, SrTi02 oder SiC. Die
Dotierstoffe umfassen beispielsweise Antimon, Wismut und/oder Praesodym.
Die Varistorkeramik weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise größer gleich 20 W/mK auf. Insbesondere kann die Wärmeleitfähigkeit bei 22 W/mK liegen. Auf diese Weise kann erzeugte Verlustwärme durch die Varistorkeramik hindurch abgeführt werden. Beispielsweise weist das Substrat eine Dicke im Bereich von 200 μm bis 500 μm auf, wobei es sich hierbei um die Dicke der Keramik ohne Metallisierungen auf der Unter- und Oberseite 11, 12 handelt.
Die ESD-Schutzstrukturen 4, 4` sind jeweils aus den
keramischen Schichten 3, insbesondere von Teilbereichen der keramischen Schichten 3, und dazwischen angeordneten ersten Elektrodenschichten 5, 5` und zweiten Elektrodenschichten 6, 6` aufgebaut. Die ersten Elektrodenschichten 5, 5` sind mit den zweiten Elektrodenschichten 6, 6` ineinandergreifend ausgebildet. Die Elektrodenschichten 5, 5 `, 6, 6` sind beispielsweise aus 100 % Ag gebildet. Die ersten und zweiten Elektrodenschichten 5, 5 `, 6, 6` sind mit ersten und zweiten Durchkontaktierungen 7, 7`, 8, 8` elektrisch verbunden. Die Durchkontaktierungen 7, 7`, 8, 8` sind sogenannte Vias, insbesondere Metallvias. Beispielsweise sind die Durchkontaktierungen 7, 7`, 8, 8` aus 100 % Ag gebildet.
Die Durchkontaktierungen 7, 7`, 8, 8` sind mit ersten bzw. zweiten Außenkontakten 9, 9`, 10, 10 ` elektrisch verbunden, die auf einer Unterseite 11 des Substrats 2 angeordnet sind. Es handelt sich dabei beispielsweise um Kontaktpads . Die Außenkontakte 9, 9`, 10, 10 ` können AgNiAu aufweisen.
Weiterhin sind die Durchkontaktierungen 7, 7`, 8, 8` mit ersten bzw. zweiten Anschlusskontakten 12, 12 `, 13, 13 ` elektrisch verbunden, die auf einer Oberseite 14 des
Substrats 2 angeordnet sind.
Auf der Oberseite 14 ist zudem eine Glasschicht 15 zum Schutz der Varistorkeramik angeordnet. Die Glassschicht 15 weist beispielsweise ein Ti02_Füllmaterial auf. Durch die
Glasschicht 15 sind die Anschlusskontakte 12, 12 `, 13, 13 ` hindurchgeführt. Eine derartige Glasschicht kann auch auf der Unterseite 11 vorhanden sein.
Auf dem Substrat 2 sind zwei LEDs 16, 16 ` angeordnet. Die LEDs 16, 16 ` sind elektrisch und mechanisch mit den
Anschlusskontakten 12, 12 `, 13, 13 ` verbunden, beispielsweise durch ein Lot 17, 17 `. Als Lotmaterial kann AuSn verwendet werden .
Die LEDs 16, 16 ` sind beispielsweise zur Flip-Chip-Montage ausgebildet. Insbesondere können die LEDs 16, 16 ` jeweils zwei Kontaktflächen an ihren Unterseiten aufweisen. Die LEDs 16, 16 ` können auch jeweils eine erste Kontaktfläche an ihrer Unterseite aufweisen und eine zweite Kontaktfläche an ihrer Oberseite aufweisen. Die zweite Kontaktfläche kann mittels eines Drahtes, insbesondere eines Golddrahtes mit dem Substrat 2 verbunden sein. Die LEDs 16, 16 ` auch nur durch Drähte mit dem Substrat 2 kontaktiert sein.
Die LEDs 16, 16 ` sind jeweils von einer Deckschicht 18, 18 ` bedeckt. Die Deckschichten 18, 18 ` können als Schutzschichten zum Schutz der LEDs 16, 16 ` und/oder als optisch aktive
Schichten ausgebildet sein. Beispielsweise sind die
Deckschichten 18, 18 ` als Linsen und/oder
Lichtkonversionsschichten ausgebildet. Die Deckschichten 18, 18 ` können unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise ist die erste Deckschicht 18 dazu ausgebildet, dass das von der ersten LED 16 erzeugte Licht eine kaltweiße
Lichtcharakteristik erhält und die zweite Deckschicht 18 ` dazu ausgebildet, dass das von der zweiten LED 16 ` erzeugte Licht eine warmweiße Lichtcharakteristik erhält. Somit dienen die Deckschichten 18, 18 ` zur Verschiebung des
Lichtspektrums. Die Deckschichten sind beispielsweise jeweils als Phosphor-Schichten, insbesondere mit Silikon-Matrix ausgebildet. Beispielsweise weisen die Deckschichten 18, 18 ` eine rötliche bzw. eine gelbliche Farbe auf.
Die Deckschichten 18, 18 ` können zusätzlich oder alternativ auch eine Linsen-Funktion aufweisen. In diesem Fall können die Deckschichten 18, 18 ` auch farblos ausgebildet sein. Das Multi-LED System 1 wird beispielsweise zur Erzeugung eines Blitzlichtes eingesetzt. In einer Ausführungsform weist das LED-System 1 außer den LEDs 16, 16 ` keine weiteren diskreten Bauelemente auf dem Substrat 2 auf. Dies ermöglicht eine besonders gute Miniaturisierung des LED-Systems 1. Zudem kann dadurch die Lichtausbeute und die Homogenität des abgestrahlten Lichtes verbessert werden. Es tritt
insbesondere keine Abschattung und Farbänderung durch weitere oberflächenmontierte Bauteile auf. Figur 2 zeigt ein Multi-LED System 1 in einer Aufsicht auf eine Oberseite 14. Das Multi-LED System 1 ist beispielsweise wie in Figur 1 ausgebildet.
Die LEDs 16, 16 ` sind jeweils von Deckschichten 18, 18 ` bedeckt. Die Deckschichten 18, 18 ` weisen eine ungefähr quadratische Form auf. Die Deckschichten 18, 18 ` erstrecken sich nicht über die gesamte Oberseite 14 des Substrats 2, so dass ein Teil der Glasschicht 15 freiliegt.
Beispielsweise weist das Multi-LED System 1 eine Größe kleiner gleich 2 x 4 mm 2 auf. Die Größe liegt beispielsweise bei 1 x 2 mm 2. Beispielsweise kann die Größe auch bei 1,7 x 3,4 mm 2 liegen. Damit weist das Multi-LED System 1 eine wesentlich geringere Größe auf als herkömmliche Systeme.
Figur 3 zeigt ein Multi-LED System 1 in einer Aufsicht auf eine Unterseite 11. Es handelt sich beispielsweise um das Multi-LED System 1 aus Figur 2.
Die Unterseite 11 des Substrats 2 ist von einer Glasschicht 19 bedeckt. Die Glasschicht 19 kann wie die an der Oberseite 14 angeordnete Glasschicht 15 ausgebildet sein (siehe Figur 2) .
Das Multi-LED System 1 weist vier Außenkontakte 9, 9`, 10, 10 ` auf. Die Außenkontakte 9, 10 sind beispielsweise zum Anschluss der ersten LED 16 ausgebildet und, anders als in Figur 1 dargestellt, hintereinander angeordnet. Die
Außenkontakte 9`, 10 ` sind zum Anschluss der zweiten LED 16 ` ausgebildet und ebenfalls hintereinander angeordnet. Somit sind die Außenkontakte 9, 9`, 10, 10 ` in Form mehrerer Reihen und Spalten angeordnet. Dies ermöglicht einen guten
elektrischen Kontakt bei geringem Platzbedarf. Weiterhin weisen die ersten Anschlusskontakte 9, 9` jeweils eine
Polaritätsmarkierung 20, 20 ` auf.
Figur 4 zeigt ein Vielfach-Substrat 21 aufweisend eine
Vielzahl von Multi-LED Systemen 1 in einer Aufsicht auf eine Oberseite. Die Multi-LED Systeme 1 sind nach Vereinzelung beispielsweise jeweils wie in den Figuren 1 bis 3 beschrieben ausgebildet.
Das Vielfach-Substrat 21 weist beispielsweise 325 Multi-LED Systeme 1 auf. Das Vielfach-Substrat 21 weist beispielsweise einen Durchmesser im Bereich von 2 Zoll bis 4 Zoll auf.
Das Vielfach-Substrat 21 weist beispielsweise eine Größe von 54,5 x 54,5 mm2 auf.
Figur 5 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Multi-LED System
1 in Schnittansicht. Im Unterschied zu dem in Figur 1
gezeigten Multi-LED System 1 handelt es handelt sich hierbei um ein Vierfach-LED System, d.h., es sind genau vier LEDs 16, 16 `, 16 ``, 16``` vorhanden. Weiterhin ist im Unterschied zu Figur 1 ein Temperaturüberwachungs-Bauteil 22 auf dem
Substrat 2 angeordnet. Es handelt sich beispielsweise um einen NTC- oder PTC-Thermistor . Das Temperaturüberwachungs- Bauteil 22 ist mittels Durchkontaktierungen 23, 24 mit
Anschlusskontakten 25, 26 auf der Unterseite 11 des Substrats
2 elektrisch verbunden. Für jede LED 16, 16`, 16``, 16``` ist eine im Substrat 2 integrierte ESD-Schutzstruktur 4, 4`, 4``, 4``` vorgesehen. Jede LED 16, 16`, 16``, 16``` ist von einer Deckschicht 18, 18 `, 18 ``, 18``` bedeckt. Die Deckschichten 18, 18 `, 18 ``, 18``` können alle unterschiedliche ausgebildet sein. Es können beispielsweise auch jeweils zwei Deckschichten 18, 18``` bzw. 18 `, 18 `` die gleichen Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise weisen die zwei zentral angeordneten
Deckschichten 18 `, 18 `` die gleichen Eigenschaften auf und die zwei außen angeordneten Deckschichten 18, 18``` die gleichen Eigenschaften auf.
Die LEDs 16, 16 `, 16 ``, 16``` können wie abgebildet
nebeneinander angeordnet sein. Alternativ können die LEDs 16, 16 `, 16 ``, 16``` auch an den Eckpunkten eines Rechteckes angeordnet sein, so dass zwei LEDs jeweils nebeneinander und zwei LEDs hintereinander angeordnet sind. Somit sind die LEDs in mehreren Reihen und Spalten angeordnet. Entsprechend können die Anschlusskontakte ähnlich wie in Figur 3 gezeigt angeordnet sein.
Figur 6 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Multi-LED Systems im Ablaufdiagramm. Beispielsweise ist das erhaltene Multi-LED System wie in den Figuren 1 bis 5 beschrieben ausgebildet. Bei der Herstellung wird beispielsweise erst das in Figur 4 beschriebene Vielfach-Substrat erhalten und anschließend vereinzelt. Gemäß dem Verfahren werden die folgenden Schritte
nacheinander ausgeführt:
- Zuschneiden der Grünfolien (Schritt A; engl.
Fachausdruck: „Tape Cutting")
- Bedrucken der Folien mit einer Metallpaste zur
Ausbildung der Elektrodenschichten (Schritt B; engl. Fachausdruck: „Sheet Printing") - Laminieren der bedruckten Folien (Schritt C; engl.
Fachausdruck: „Sheets Laminating")
- Bohren von Löchern durch den Folienstapel für die
Durchkontaktierungen mittels eines Lasers (Schritt D; engl. Fachausdruck: „Via Drilling with Laser")
- Füllen der Löcher mit einer Metallpaste (Schritt E;
engl. Fachausdruck: „Via Filling")
- Isostatisches Verpressen (Schritt F; engl. Fachausdruck: „Isostatic Pressing")
- Zurechtschneiden des Stapels (Schritt G; engl.
Fachausdruck: „Stack Cutting")
- Sintern des Stapels (Schritt H; engl. Fachausdruck:
„Sintering" )
- Erzeugung von Außenkontakten und Anschlusskontakten
durch Bedrucken der Ober- und Unterseiten des Substrats
(Schritt II; engl. Fachausdruck: „Metal Screen Printing Top & Bottom")
- Einbrennen (Schritt Jl; engl. Fachausdruck: „Firing")
- Drucken einer Glaspaste auf die Ober- und Unterseite
(Schritt Kl; engl. Fachausdruck: „Glass Screen Printing
Top & Bottom")
- Beschichten (Schritt LI; engl. Fachausdruck: „Plating")
- Anbringen der LEDs (Schritt Ml; engl. Fachausdruck: „LED Mounting" )
- Verlöten der LEDs mit AuSn-Lotmaterial ( Schritt Nl; engl.
Fachausdruck : "AuSn Reflow Soldering")
- Aufbringen der als Linse wirkenden Deckschichten
(Schritt 0; engl. Fachausdruck: Lense Attach + Curing")
- Vereinzeln (Schritt P; engl. Fachausdruck: „Dicing") .
Figur 7 zeigt ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Multi-LED Systems im Ablaufdiagramm. Die im Ablaufdiagramm auf der linken Seite aufgeführten Verfahrensschritte bis zum Sintern des Substrats (Schritt H) entsprechen den in Figur 6 beschriebenen Verfahrensschritten .
Anschließend werden die folgenden Verfahrensschritte zum Aufbringen der Kontakte und diskreten Bauteile ausgeführt:
- Aufbringen und Strukturieren eines Photolacks (Schritt 12; engl. Fachausdruck: „Photoresist Structuring" )
- Ausheizen des Photolacks (Schritt J2 ; engl.
Fachausdruck: „Baking")
- Aufsputtern einer Metallschicht (Schritt K2 ; engl.
Fachausdruck: „Sputtering" )
- Chemisches Abtragen (Schritt L2; engl. Fachausdruck: „Chemical Lift-Off")
- Anbringen der LEDs und des Temperaturüberwachungs- Bauteils (Schritt M2 ; engl. Fachausdruck: "LED and NTC Mounting" )
- Eutektisches Bonden mit AuSn (Schritt N2 ; engl.
Fachausdruck: „AuSn Eutectic Bonding")
- Aufbringen der als Linse wirkenden Deckschichten
(Schritt 0; engl. Fachausdruck: „Lense Attach + Curing")
- Vereinzeln (Schritt P; engl. Fachausdruck: „Dicing") .
Die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände ist nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen, soweit technisch sinnvoll, miteinander kombiniert werden. Bezugszeichenliste
1 Multi-LED System
2 Substrat
3 keramische Schicht
4 erste ESD-Schutzstruktur
4 ` zweite ESD-Schutzstruktur
4`` dritte ESD-Schutzstruktur
4 ` ` ` vierte ESD-Schutzstruktur5 erste Elektrodenschicht
5 ` erste Elektrodenschicht
6 zweite Elektrodenschicht
6 ` zweite Elektrodenschicht
7 erste Durchkontaktierung
7 ` erste Durchkontaktierung
8 zweite Durchkontaktierung
8 ` zweite Durchkontaktierung
9 erster Außenkontakt
9 ` erster Außenkontakt
10 zweiter Außenkontakt
10 ` zweiter Außenkontakt
11 Unterseite
12 erster Anschlusskontakt
12 ` erster Anschlusskontakt
13 zweiter Anschlusskontakt
13 ` zweiter Anschlusskontakt
14 Oberseite
15 Glasschicht
16 erste LED
16 ` zweite LED
16 ` ` dritte LED
16 ` ` ` vierte LED
17 Lot
17 ` Lot 18 erste Deckschicht 18` zweite Deckschicht
18`` dritte Deckschicht
18``` vierte Deckschicht
19 Glasschicht
20 Polaritätsmarkierung
20` Polaritätsmarkierung
21 Vielfach-Substrat
22 Temperaturüberwachungs-Bauteil 23 erste Durchkontaktierung
24 zweite Durchkontaktierung 25 erster Anschlusskontakt
26 zweiter Anschlusskontakt

Claims

Patentansprüche
1. Multi-LED System,
aufweisend ein Substrat (2) in keramischer Vielschicht- bauweise, in dem wenigstens zwei ESD-Schutzstrukturen (4, 4 4``, 4```) integriert sind, wenigstens zwei Leuchtdioden (16, 16 `, 16 ``, 16```), die auf dem Substrat (2) angeordnet sind, und wenigstens zwei Deckschichten (18, 18 `, 18 ``, 18```), die jeweils eine der Leuchtdioden (4, 4`, 4``, 4```) bedecken.
2. Multi-LED System nach Anspruch 1,
bei dem die Deckschichten (18, 18 `, 18 ``, 18```) als
Lichtkonversionsschichten ausgebildet sind.
3. Multi-LED System nach Anspruch 2,
bei dem eine erste Deckschicht (18 `, 18 ``) zur Erzeugung warmweißen Lichtes und eine zweite Deckschicht (18, 18```) zur Erzeugung kaltweißen Lichtes ausgebildet ist. 4. Multi-LED System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die ESD-Schutzstrukturen (4, 4`, 4``,
4```) jeweils keramische Schichten (3) und dazwischen angeordnete
Elektrodenschichten (5, 5`, 6, 6`) aufweisen, wobei die
Elektrodenschichten über die Durchkontaktierungen (7, 7`, 8, 8`) elektrisch verbunden sind.
5. Multi-LED System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die ESD-Schutzstrukturen (4, 4`, 4``, 4```) eine Varistorkeramik aufweisen.
6. Multi-LED System nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei dem auf dem Substrat (2) außer den Leuchtdioden (16, 16 `) keine weiteren elektrischen Bauteile angeordnet sind.
7. Multi-LED System nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei dem auf dem Substrat (2) ein Temperaturüberwachungs- Bauteil (22) angeordnet ist.
8. Multi-LED System nach Anspruch 7,
bei dem das Temperaturüberwachungs-Bauteil (22) zwischen den Leuchtdioden (16, 16`, 16``, 16```) angeordnet ist.
9. Multi-LED System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das genau zwei Leuchtdioden (16, 16 `) aufweist.
10. Multi-LED System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das genau vier Leuchtdioden (16, 16 `, 16 ``, 16```) aufweist.
11. Multi-LED System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für jede Leuchtdiode (16, 16`, 16``, 16```) erste Außenkontakte (9, 9`) und zweite Außenkontakte (10, 10 `) auf einer Unterseite des Substrats (2) angeordnet sind.
12. Multi-LED System nach Anspruch 11 und aufweisend die Merkmale des Anspruchs 4,
wobei die Elektrodenschichten (5, 5`, 6, 6`) über die
Durchkontaktierungen (7, 7`, 8, 8`) mit den Außenkontakten (8, 9`, 10, 10 `) elektrisch verbunden sind.
13. Multi-LED System nach Anspruch 11,
bei dem alle Außenkontakte (9, 9`, 10, 10 `) in einer Reihe angeordnet sind.
14. Multi-LED System nach Anspruch 11,
bei dem die Außenkontakte (9, 9`, 10, 10 `) in mehreren Reihen und Spalten angeordnet sind.
15. Verfahren zur Herstellung eines Multi-LED Systems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (2) zusammen mit den ESD-Schutzstrukturen (4, 4`, 4``, 4```) gesintert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15,
bei dem die Leuchtdioden (16, 16 `, 16 ``, 16```) auf eine Oberseite (14) des gesinterten Substrats (2) aufgebracht werden und jede Leuchtdiode (16, 16 `, 16 ``, 16```) mit einer Deckschicht (18, 18 `, 18 ``, 18```) bedeckt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
bei dem nach dem Aufbringen der Deckschichten (18, 18 `, 18 ``, 18```) eine Vereinzelung erfolgt.
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