專利名稱：發(fā)光設(shè)備、使用所述發(fā)光設(shè)備的照明設(shè)備和液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光設(shè)備、包括發(fā)光裝置的照明設(shè)備(內(nèi)部照明)和液晶顯示裝置，所述發(fā)光裝置例如設(shè)置在絕緣基底的表面上的發(fā)光二極管(LED)或者半導(dǎo)體激光。更具體的是，本發(fā)明涉及一種發(fā)光設(shè)備、使用所述發(fā)光設(shè)備的照明設(shè)備和液晶顯示裝置，其可以通過簡單的方法制造，尺寸可以減小，在熱輻射性能方面很出色，允許更大的電流經(jīng)過，并且具有顯著增大的亮度(發(fā)光)，同時具有高的發(fā)光效率。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(下面也稱為LED芯片)是發(fā)光裝置(發(fā)光元件)，當施加電壓時，其可以用作光源，并且使用由于兩個半導(dǎo)體之間的接觸表面(pn結(jié))的附近的電子和空穴之間的重組而發(fā)出的光。這些發(fā)光裝置具有小的尺寸，并且電能到光的轉(zhuǎn)換效率高，并且因此這些發(fā)光裝置廣泛用作家用電子裝置、室內(nèi)照明、發(fā)光操作開關(guān)和LED指示器(LED顯示裝置)。
與使用燈絲的電燈泡不同，發(fā)光二極管是半導(dǎo)體裝置，因此不會熔斷，具有良好的初始驅(qū)動性能，并且具有良好的耐用性，即使在震動和/或重復(fù)的ON/OFF操作條件下。它們因此同樣用作通常用于汽車儀表盤的指示器或者顯示裝置的背部照明。特別的是，因為它們會發(fā)出清晰色彩(clear color)的光，所述光具有高的色飽和度，并且不會受到陽光的影響，因此發(fā)光二極管的使用甚至可以擴展到例如設(shè)置在戶外的顯示裝置、用于交通應(yīng)用的顯示裝置和交通信號等。
作為安裝有發(fā)光裝置例如LED芯片的普通發(fā)光設(shè)備，提出了一種圖2所示的發(fā)光設(shè)備(例如見專利文獻(日本專利No.3,316,838))。發(fā)光設(shè)備1包括陶瓷封裝件3、作為發(fā)光裝置的LED芯片、第一金屬層6、第二金屬層7、以及樹脂模制件8。陶瓷封裝件3包括導(dǎo)電的互連裝置(導(dǎo)電線路)2，并且具有多個凹入的開口，所述開口整體形成到陶瓷封裝件。LED芯片5通過凹入的開口中的接合引線4電連接到導(dǎo)電的互連裝置2。第一金屬層6和第二金屬層7設(shè)置在凹入的開口的側(cè)壁上。樹脂模制件8使凹入的開口密封。
該專利文獻提到根據(jù)普通的發(fā)光裝置，設(shè)置在凹入的開口中的第一金屬層6作用是增大與陶瓷封裝件3的附著，并且另外，第二金屬層7的作用是反射從LED芯片5發(fā)出的光，從而光損失可以被降低，并且通常顯示裝置中的對比度可以提高。
然而，普通的發(fā)光設(shè)備具有嚴重的缺點，即熱輻射性能非常差，因為安裝有LED芯片的陶瓷封裝件包括陶瓷材料，該材料主要包括氧化鋁(Al2O3)，氧化鋁具有大約15到20W/mK的低導(dǎo)熱率，并且用于密封LED芯片的模制樹脂同樣具有低導(dǎo)熱率。LED芯片會由于當施加高的電壓和/或大電流時產(chǎn)生的熱量而斷裂。結(jié)果，產(chǎn)生一個問題，即普通的發(fā)光設(shè)備具有低的亮度，因為可以施加到LED芯片的最高電壓較低，并且供應(yīng)的電流被限制到數(shù)十毫安(mA)。
就此而論，在上述普通的發(fā)光設(shè)備中，因為技術(shù)上需要的亮度較低，因此使用LED芯片的普通發(fā)光設(shè)備在實際中使用并且沒有明顯問題，即使在上述的電流量的情況下也是一樣。然而，對于LED發(fā)光設(shè)備的最近的擴展的具體使用(應(yīng)用領(lǐng)域)，技術(shù)要求已經(jīng)提出，要求實現(xiàn)這樣一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以以較高功率將經(jīng)過的電流增大到大約數(shù)安培，并且因此可以增加亮度。
另外，在上述普通發(fā)光設(shè)備中，使用了整體形成有多個凹入開口的陶瓷封裝件，所述開口用于接納發(fā)光元件，從而產(chǎn)生了問題，即制造發(fā)光設(shè)備的方法變得復(fù)雜，并且構(gòu)成設(shè)備的部件的最終精度較低，因此不能獲得充分的發(fā)射特性(發(fā)光特性)。也就是說，用于將多個凹入開口整體形成到堅硬的并且脆的陶瓷材料的工序非常困難，從而需要很大的工作成本和加工費用。
另一方面，在下面的情況中，即多個凹入開口在柔軟的模制主體階段通過鉆孔工序整體形成到陶瓷元件，并且然后模制主體被燒結(jié)，由于材料成分中的收縮誤差和不均勻，凹入開口的尺寸精度、加工精度和表面粗糙度的分布被不利地劣化，從而提出一個問題，即不能獲得定向的光反射特性。
用于接納上述發(fā)光元件的凹入開口的側(cè)表面起著反射器的作用，用于發(fā)射發(fā)出的光。因為這種反射器整體形成到陶瓷基底，因此反射器的內(nèi)壁表面的表面粗糙度Ra變得粗糙，大約為0.5微米，從而還提出一個問題，即光的散射和漫射易于發(fā)生。
另外，即使嘗試使反射器的內(nèi)壁具有預(yù)定的傾斜角度從而控制光的反射方向，傾斜角度的波動或者分散較大，從而難以穩(wěn)定地獲得預(yù)定的傾斜角度。無論如何，難以正確地控制凹入開口的形狀精度。另外，即使工人試圖工作并且調(diào)整反射器從而實現(xiàn)預(yù)定的加工精度，但具有堅硬并且脆的特性的陶瓷材料難以被平滑地加工，從而還提出一個問題，即所述工作所需要的工時大大增加。
另外，在圖2所示的普通的發(fā)光設(shè)備中，LED芯片和導(dǎo)電的互連裝置通過引線接合方法而電連接，從而引線和設(shè)置在LED芯片上的電極極板部分地阻礙或者截斷發(fā)出的光，從而又提出一個問題，即光提取效率降低。
另外，接合引線升高的部分沿著設(shè)備的厚度方向突出，并且不利的是，需要用于連接接合引線的邊緣的大電極區(qū)域。因此，提出一個問題，即包括互連結(jié)構(gòu)的LED封裝件的尺寸變大。
另外，當LED芯片安裝并且接納在圖2所示的凹入開口中從而避免接合引線的不利影響時，其中所述引線沿著設(shè)備的厚度方向突出，從LED芯片發(fā)出的光被凹入開口的內(nèi)壁吸收，從而增大光損失，并且從而降低發(fā)光效率。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，反射光線的兩個金屬層被設(shè)置在相應(yīng)的凹入開口的內(nèi)壁上，從而降低光線的吸收損失。
然而，難以在具有彎曲內(nèi)壁的凹入開口中均勻地形成這種反射金屬層，并且發(fā)出的光部分地被內(nèi)壁吸收以引起光損失。另外，還提出了另一個問題，即凹入開口本身的內(nèi)壁具有的結(jié)構(gòu)會抑制光的前進或者傳播，并且因此亮度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已經(jīng)成功解決了上述常見的問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光設(shè)備，該設(shè)備可以通過簡單的方法制造，具有優(yōu)秀的熱輻射性能，允許較大的電流經(jīng)過其中，并且可以具有顯著提高的亮度，同時具有高的發(fā)光效率。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光設(shè)備，該設(shè)備包括氮化鋁共燒基底；至少一個發(fā)光裝置，通過倒裝芯片方法安裝在共燒基底的前表面上；和反射器(光反射體)，具有傾斜的表面，用于將從發(fā)光裝置發(fā)出的光反射到前側(cè)方向，所述反射器結(jié)合到所述氮化鋁共燒基底的表面，從而圍繞所述發(fā)光裝置的周圍。
在上述發(fā)光設(shè)備中，該設(shè)備優(yōu)選構(gòu)造成使得氮化鋁共燒基底在氮化鋁共燒基底的后表面處設(shè)置有印刷線路板，并且印刷線路板的線路連接到電極，所述電極設(shè)置到氮化鋁共燒基底的后表面的外周部分，從而電流(驅(qū)動能量)通過形成在氮化鋁共燒基底中的內(nèi)部布線層從印刷線路板被提供給發(fā)光裝置。
另外，在上面的發(fā)光設(shè)備中，優(yōu)選的是，印刷線路板在緊靠所述氮化鋁共燒基底的下方處包括通孔，并且散熱器被緊密結(jié)合到氮化鋁共燒基底的后表面，所述散熱器具有配合到所述通孔中的突起部分。
另外，在上述發(fā)光設(shè)備中，同樣優(yōu)選的是，發(fā)光裝置安裝在其上的氮化鋁共燒基底的表面被鏡面拋光，從而具有0.3微米或者更小的表面粗糙度Ra。
另外，在上述發(fā)光設(shè)備中，同樣優(yōu)選的是，反射器的傾斜表面形成有金屬膜，所述金屬膜包括鋁(Al)或者銀(Ag)。
本發(fā)明的照明設(shè)備包括設(shè)備主體；上述的發(fā)光設(shè)備，設(shè)置在設(shè)備主體中；和開關(guān)裝置，設(shè)置在設(shè)備主體中，用于開啟或者關(guān)閉所述照明設(shè)備。
本發(fā)明的液晶顯示裝置包括液晶顯示裝置主體；和上述發(fā)光設(shè)備，設(shè)置在液晶顯示裝置主體中。
具體的是，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備使用具有高導(dǎo)熱率的氮化鋁(AlN)共燒基底或者涂覆金屬的AlN基底作為陶瓷基底(LED封裝件)，用于安裝LED芯片。在共燒氮化鋁(AlN)基底中，形成有內(nèi)部布線層。優(yōu)選的是，使用具有170W/m·K或者更大的高導(dǎo)熱率的AlN基底作為共燒AlN基底。
特別的是，通過使用具有高導(dǎo)熱率的氮化鋁基底，發(fā)光設(shè)備可以具有對于發(fā)光裝置顯著提高的熱輻射性能、以及提高的臨界電流量，從而允許大電流經(jīng)過其中，并且因此可具有顯著提高的亮度。
上述反射器(光反射體)形成有傾斜的表面，用于將從發(fā)光元件發(fā)出的光朝著前側(cè)方向反射，并且所述反射器由金屬材料例如科瓦鐵鎳鈷合金、銅(Cu)等或者樹脂材料例如ABS樹脂等制成。這個反射器沒有與AlN基底主體整體形成，而是單獨地利用金屬或者樹脂材料形成為獨立的部件。之后，作為獨立部件的反射器被結(jié)合到氮化鋁基底的表面，從而圍繞發(fā)光元件的周圍。
因此，可以以高精度精確地控制反射器的完成表面的粗糙程度、尺寸(大小)、光反射平面的傾斜角度等，從而具有優(yōu)秀的光反射特性的反射器可以通過簡單的制造方法大量生產(chǎn)。特別的是，反射器的內(nèi)壁表面(傾斜表面)可以方便地被鏡面拋光，從而傾斜表面的傾斜角度也可以被高精度地控制。
另外，氮化鋁基底在氮化鋁基底的后表面處設(shè)置有印刷線路板，并且印刷線路板的線路連接到電極極板，所述電極極板設(shè)置到氮化鋁基底的后表面的外周部分，從而電流通過形成在氮化鋁基底中的內(nèi)部布線層從印刷線路板提供到發(fā)光裝置。由于上述結(jié)構(gòu)，布線層和電極沒有設(shè)置到發(fā)光元件的前側(cè)(光照射方向)，從而光阻礙將被消除，從而增大亮度。
另外，該設(shè)備具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中發(fā)光元件通過使用倒裝芯片方法安裝到包括氮化鋁的共燒基底的表面上方，朝著發(fā)光元件的電流輸送操作通過內(nèi)部布線層從形成到氮化鋁基底的后側(cè)表面的電極朝著發(fā)光元件進行，所述發(fā)光元件設(shè)置到基底的前側(cè)。
由于上述結(jié)構(gòu)，不需要通過使用引線接合方法將線路連接在AlN基底的前側(cè)表面，從而線路結(jié)構(gòu)可以簡化。另外，接合引線沿著厚度方向的突出根本沒有形成，從而發(fā)光設(shè)備可以緊湊地形成為小的尺寸。
另外，印刷電路板在緊靠氮化鋁基底的下方處包括通孔，并且散熱器緊密結(jié)合到氮化鋁基底的后表面，所述散熱器具有突起部分以配合在所述通孔中。
由于上述結(jié)構(gòu)，從發(fā)光元件產(chǎn)生的熱量可以通過氮化鋁基底迅速地朝著散熱器傳遞和輻射。因此，散熱器的功能和具有高導(dǎo)熱率的AlN基底的導(dǎo)熱作用協(xié)同工作以極大地提高發(fā)光設(shè)備的熱輻射性能。
另外，當安裝發(fā)光裝置的AlN基底的表面被鏡面拋光時，拋光表面處的反射率增大，并且從發(fā)光裝置的連接面發(fā)出的光可以有效地朝著AlN基底的前側(cè)表面反射。因此，發(fā)射強度(亮度)可以基本增加。在日本工業(yè)標準(JIS B 0601)中確定的算術(shù)平均粗糙度(Ra)方面，鏡面拋光的表面的表面粗糙度被設(shè)置為0.3微米Ra或者更小。如果使表面變粗糙從而具有超過0.3微米Ra的表面粗糙度，那么發(fā)射的光在拋光表面上的漫反射和/或吸收容易發(fā)生，并且發(fā)射強度容易降低。鏡面拋光的表面的表面粗糙度因此被設(shè)置成0.3微米Ra或者更小。通過將表面粗糙度設(shè)置成0.1微米Ra或者更小，發(fā)出的光的反射比可以進一步提高。
另外，當包括鋁(Al)或者銀(Ag)的金屬膜通過利用氣相沉積方法或者鍍層方法形成在反射器的傾斜表面上時，所述傾斜表面用于反射從發(fā)光元件發(fā)出的光，沿著發(fā)光設(shè)備的前側(cè)方向的發(fā)射強度可以增大。
特別的是，當氣相沉積的金屬膜設(shè)置在傾斜表面上時，所述金屬膜相對于從發(fā)光裝置發(fā)出的光具有90％或者更大的反射比，從發(fā)光裝置的側(cè)面發(fā)出的光可以有效地被氣相沉積的金屬膜反射，并且被轉(zhuǎn)換成朝著基底的前側(cè)，并且朝著AlN基底的前側(cè)的發(fā)射強度(亮度)可以進一步提高。
優(yōu)選使用包括鋁(Al)或者銀(Ag)的金屬膜作為具有90％或者更高的反射比的氣相沉積金屬膜。這些氣相沉積的金屬膜通?？梢岳没瘜W氣相沉積(CVD)方法或者濺鍍方法形成為具有大約1到5微米的厚度，優(yōu)選為3微米。上述反射比定義為反射光的發(fā)射強度與入射光的發(fā)射強度之間的比率。
另外，在上述發(fā)光設(shè)備中，當設(shè)置內(nèi)部布線層或者通路孔時，所述通路孔從安裝發(fā)光裝置的前表面穿透氮化鋁基底到達后表面，從而將電連接裝置從基底的后表面固定到發(fā)光裝置，可以通過使用倒裝芯片方法將發(fā)光裝置安裝到氮化鋁基底上方。如上所述，當發(fā)光裝置通過倒裝芯片方法安裝和連接到氮化鋁基底時，電極板等可以被消除，從而發(fā)出的光可以從發(fā)光裝置的整個后表面取出。另外，相鄰發(fā)光裝置之間的間距可以變窄，從而發(fā)光裝置的安裝密度可以增大，并且發(fā)光設(shè)備的厚度和尺寸因此可以減小。
更具體的說，互連裝置(線路)可以根據(jù)面朝下的(face down)系統(tǒng)實現(xiàn)，其中金屬突起部例如焊料突起形成在發(fā)光裝置例如LED芯片的連接端(連接終端)上，并且突起部連接到通電的(energizing)的互連裝置和接點(land)上，所述互連裝置通過所述通路孔設(shè)置在基底的后表面上，所述接點設(shè)置在互連導(dǎo)體的端部上。根據(jù)上面通過面朝下系統(tǒng)的互連結(jié)構(gòu)，電極可以在發(fā)光裝置的表面的任意位置處去除。這種結(jié)構(gòu)允許發(fā)光裝置和互連導(dǎo)體之間以最短的距離連接，防止作為發(fā)光裝置的LED芯片尺寸增加，即使電極的數(shù)目增加，并且使得LED芯片能夠安裝在非常小的厚度中。
發(fā)明效果根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)光設(shè)備，因為使用具有高導(dǎo)熱性的氮化鋁(AlN)共燒基底作為基底(LED封裝件)用于安裝LED芯片，因此設(shè)備可具有顯著提高的熱輻射性能和提高的臨界電流，從而允許大電流經(jīng)過其中，并且可具有顯著增大的亮度。
另外，本發(fā)明中使用的反射器沒有與AlN基底主體整體形成，而是單獨地利用金屬或者樹脂材料形成為獨立的部件。之后，反射器被結(jié)合到氮化鋁基底的表面。因此，部件可以在部件階段被方便地加工，從而可以以高精度精確地控制反射器的完成表面的粗糙程度、尺寸(大小)、光反射平面的傾斜角度等，從而可以獲得具有優(yōu)秀的光反射特性的反射器，并且光提取效率可以增大。
另外，發(fā)光裝置通過倒裝芯片方法安裝和連接到AlN基底，從而發(fā)出的光可以從發(fā)光裝置的整個后表面取出。另外，相鄰發(fā)光裝置之間的間距可以變窄，從而發(fā)光裝置的安裝密度可以增大，并且發(fā)光設(shè)備的厚度和尺寸因此可以減小。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備的一個實施例的剖視圖。
圖2是示出普通的發(fā)光設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一個實例的剖視圖。
具體實施例方式
下面，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備的實施例將參考附圖和下面的實例更加詳細地解釋和描述。
實例1圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備的一個實施例的剖視圖。即發(fā)光設(shè)備11的實施例被構(gòu)造成包括氮化鋁共燒基底(AlN多層基底)13；三個LED芯片15，作為發(fā)光裝置，通過倒裝芯片方法安裝在共燒AlN基底的前表面上；和反射器16，包括科瓦鐵鎳鈷合金，其具有傾斜的表面14用于將從作為發(fā)光裝置的LED芯片15發(fā)出的光朝著前側(cè)方向反射，反射器16被焊接到氮化鋁共燒基底13的表面，從而圍繞LED芯片15的周圍。
使用這樣的共燒AlN多層基底作為上面的共燒基底(AlN多層基底)13，該基底具有200W/m·K的高導(dǎo)熱率，并且具有兩層結(jié)構(gòu)、以及長度為5毫米、寬度為5毫米、厚度為0.5毫米的尺寸。
另外，氮化鋁基底13在氮化鋁基底13的后表面處設(shè)置有印刷線路板19，并且印刷線路板19的線路連接到電極極板17，電極極板17設(shè)置到氮化鋁基底13的后表面的外周部分。用于倒裝芯片連接的電極極板被形成到氮化鋁基底13的前表面?zhèn)?。這個電極極板通過通路孔電連接到氮化鋁基底13的內(nèi)部布線層12。
內(nèi)部布線層12從AlN基底13的中心部分處形成的電極極板引向AlN基底13的外周部分。用于連接印刷線路板19的電極極板17形成到AlN基底13的后表面的外周部分。在設(shè)置在氮化鋁基底13的表面上的用于倒裝芯片連接的電極極板上，形成有包括銅、鋁或者焊料的突起部。LED芯片通過這些突起部結(jié)合到AlN基底13上方。
印刷線路板19形成有線路，所述線路的位置與形成到AlN基底13的后表面的外周部分的電極極板的位置相對應(yīng)，并且上述線路被焊接到AlN基底13的電極部分。因此，該設(shè)備被構(gòu)造成使得電能通過電極極板17、通路孔和內(nèi)部布線層12從印刷線路板19供應(yīng)到LED芯片15。
另外，印刷線路板19在緊靠氮化鋁基底13下方的位置處包括通孔20，并且氮化鋁基底13的后表面被暴露到通孔20。銅制的散熱器21通過熱輻射滑脂(grease)或焊料被緊密結(jié)合到氮化鋁基底13的后表面，所述散熱器21具有突起部分21a以配合到通孔20中。熒光材料(熒光劑)22和模制樹脂18被填充到反射器16的內(nèi)部空間中和LED芯片15上方的空間中。當吸收從LED芯片15發(fā)出的光時，熒光材料22發(fā)出具有特定波長的光。
在結(jié)構(gòu)如上所述的發(fā)光設(shè)備中，當電能通過電極極板17、通路孔和內(nèi)部布線層12從印刷線路板19被供應(yīng)到LED芯片15時，LED芯片15發(fā)光。然后，這些光被發(fā)射到熒光劑22，從而發(fā)出具有特定波長的光。
這時，從LED芯片15的側(cè)表面發(fā)出的光在反射器16的傾斜表面14處被反射。然后，反射光被朝著前側(cè)方向發(fā)射。
在下面的情況中，即LED芯片15安裝在其上的氮化鋁基底13的表面被鏡面拋光從而具有0.3微米或者更小的表面粗糙度的情況，沿著LED芯片15的后側(cè)方向發(fā)出的光在氮化鋁基底13的表面處被反射。結(jié)果，沿著發(fā)光設(shè)備11的前側(cè)方向發(fā)射的光的亮度可以提高。
另一方面，從產(chǎn)生熱量的LED芯片15輻射的熱量可以通過氮化鋁基底13快速地被傳導(dǎo)和傳遞到散熱器21。因此，發(fā)光設(shè)備11的熱輻射特性與具有高導(dǎo)熱率的AlN基底13的導(dǎo)熱效果可以相互協(xié)同地得到極大的提高。
就此而論，在本實施例中，因為反射器16由科瓦鐵鎳鈷合金形成，因此傾斜表面14可以形成為非常光滑，從而傾斜表面14具有充分的光反射功能。然而，當包括銀(Ag)或者鋁(Al)的金屬膜通過化學氣相沉積方法等形成到這個傾斜的表面14時，反射器16的光反射特性可以進一步提高。
根據(jù)這個實施例的發(fā)光設(shè)備11，因為具有高導(dǎo)熱率的氮化鋁(AlN)共燒基底13被用作用于安裝LED芯片15的基底(LED封裝件)，因此設(shè)備11可具有顯著提高的熱輻射性能和提高的臨界電流(可施加的最大電流量)，從而允許大電流經(jīng)過其中，并且可具有顯著提高的亮度。
另外，反射器16沒有與AlN基底主體整體形成，而是單獨形成為獨立的部件。之后，反射器16被結(jié)合到氮化鋁基底13的表面。因此，部件可以方便地在部件階段被加工，從而可以高精度地精確控制反射器16的完成表面的粗糙程度、尺寸(大小)、傾斜表面(光反射平面)14的傾斜角度等，從而可以獲得具有優(yōu)良光反射特性的反射器16，并且光提取效率可以提高。
另外，作為發(fā)光裝置的LED芯片15通過倒裝芯片方法安裝并且連接到AlN基底13，從而發(fā)出的光可以從LED芯片15的整個后表面被取出(extract)。另外，相鄰LED芯片15之間的間距可以變窄，從而LED芯片15的安裝密度可以增大，并且因此發(fā)光設(shè)備11的厚度和尺寸可以減小。
另外，氮化鋁基底13在氮化鋁基底13的后表面處設(shè)置有印刷線路板19，并且印刷線路板19的線路連接到電極極板17，極板17設(shè)置到氮化鋁基底13的后表面的外周部分，并且該設(shè)備構(gòu)造成使得電能通過內(nèi)部布線層12從印刷線路板19提供給LED芯片15。由于這種結(jié)構(gòu)，布線層和電極沒有設(shè)置到LED芯片15的前側(cè)部分。因此，布線層和電極對發(fā)出的光的阻礙可以被消除，從而發(fā)出的光的亮度可以增大。
另外，設(shè)備11具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中LED芯片15通過利用倒裝芯片方法安裝在包括氮化鋁的共燒基底13的表面上，朝著LED芯片15的電流輸送(電能供應(yīng))操作通過內(nèi)部布線層12從電極極板17朝著LED芯片15執(zhí)行，極板17形成到氮化鋁基底13的后側(cè)表面，LED芯片15設(shè)置到基底13的前側(cè)。
由于上述結(jié)構(gòu)，不需要通過使用引線接合方法將線路連接到AlN基底13的前側(cè)表面，從而線路結(jié)構(gòu)可以簡化。另外，接合引線沿著厚度方向的突起根本沒有形成，從而發(fā)光設(shè)備11可以緊湊地形成為具有小的厚度和尺寸。
另外，印刷線路板19在緊靠氮化鋁基底13的下方處包括通孔20，并且散熱器21緊密地結(jié)合到氮化鋁基底13的后表面，所述散熱器21具有突起部分21a以配合到通孔20中。
由于上述結(jié)構(gòu)，從LED芯片15產(chǎn)生的熱量可以通過氮化鋁基底13迅速朝著散熱器21傳導(dǎo)和傳遞。因此，散熱器21的功能和具有高導(dǎo)熱率的AlN基底13的導(dǎo)熱效果協(xié)同地工作，極大地提高發(fā)光設(shè)備11的熱輻射特性。
實例2與實例1中相同的制造過程被重復(fù)，除了包括銀(Ag)并且厚度為2微米的金屬膜23形成在圖1所示的反射器16的傾斜表面14上，從而制備實例2的發(fā)光設(shè)備。
實例3與實例1中相同的制造過程被重復(fù)，除了圖1所示的散熱器21沒有連接，從而制備實例3的發(fā)光設(shè)備。
實例4與實例1中相同的制造過程被重復(fù)，除了不具有圖1所示的突起部分21a的盤形散熱器21通過印刷線路板被結(jié)合到AlN基底13，所述印刷線路板不具有通孔，從而制備實例4的發(fā)光設(shè)備。
參考根據(jù)上述實例1-4中的每一個的十個設(shè)備，熱阻、LED芯片可穩(wěn)定發(fā)光而不會斷裂的范圍內(nèi)的LED最大電流量被確定，而供送并且施加到每個LED芯片的電流量逐漸增加，并且熱阻、最大電流量以及各個發(fā)光設(shè)備的亮度被測量。平均值的結(jié)果在下面的表1中示出。
表1


如表1中的結(jié)果清楚所示，根據(jù)實例2的發(fā)光設(shè)備，其中包括銀(Ag)的金屬膜23形成在反射器16的傾斜表面14上，傾斜表面14處的光反射率(反射比)增加。結(jié)果，顯然與實例1的設(shè)備相比，亮度提高了10％到20％。
另外，在實例3的發(fā)光設(shè)備的情況中，其中沒有連接散熱器21，熱阻值被不利地增大到實例1-2的熱阻值的18倍，并且LED最大電流量和亮度相對降低。
另一方面，根據(jù)實例4的發(fā)光設(shè)備，其中不具有突起部分21a的盤形散熱器21通過盤形印刷線路板被層疊到AlN基底13，所述印刷線路板不具有通孔，散熱器沒有直接接觸AlN基底13，從而熱阻被增大，并且亮度相對降低。
實例5實例1-2的發(fā)光設(shè)備中的每一個被裝配在照明設(shè)備的主體中，然后用于開啟或者關(guān)閉照明設(shè)備的開關(guān)裝置設(shè)置在設(shè)備的主體中，從而制備實例5的相應(yīng)的照明設(shè)備。每個發(fā)光設(shè)備具有極好的熱輻射特性，并且可以向設(shè)備施加較大的電流(LED最大電流量)。已經(jīng)確定，發(fā)光效率可以增大，并且亮度可以顯著提高。
就此而論，當多個圖1所示的發(fā)光設(shè)備沿著縱向方向或者橫向方向被設(shè)置成行時，可以獲得直線形發(fā)光源。另一方面，當多個發(fā)光設(shè)備沿著所有方向設(shè)置以形成二維陣列時，可以有效地獲得區(qū)域發(fā)光源。
實例6作為背光的實例1-2中的每一個發(fā)光設(shè)備被設(shè)置到液晶顯示裝置(LCD)的主體中，從而裝配實例6的相應(yīng)的液晶顯示裝置。實例6的每個這樣制備的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)上包括氮化鋁(AlN)基底作為用于構(gòu)造發(fā)光設(shè)備的基底，所述氮化鋁基底具有優(yōu)良的熱輻射特性，從而可以向設(shè)備施加較大的電流(LED最大電流量)。已經(jīng)確認，發(fā)光效率可以提高，并且液晶顯示裝置的亮度可以顯著提高。
在這方面，雖然本發(fā)明已經(jīng)通過舉出實例的方式進行描述，實例中，使用了具有200W/m·K的導(dǎo)熱率的多層AlN基底，但是本發(fā)明不限于此。當使用具有170W/m·K或者230W/m·K的導(dǎo)熱率的AlN基底時，同樣可以獲得優(yōu)良的熱輻射特性和優(yōu)良的發(fā)光特性。具體的是，當使用具有200W/m·K或者230W/m·K的導(dǎo)熱率的AlN基底時，與使用具有170W/m·K的導(dǎo)熱率的AlN基底的情況相比，熱阻降低20-30％，臨界電流(最大可能的電流或者可施加的最大電流量)和亮度可以提高20-30％。
工業(yè)實用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備采用了具有高導(dǎo)熱率的氮化鋁(AlN)共燒基底作為用于安裝LED芯片的基底(LED封裝件)。因此，發(fā)光設(shè)備的熱輻射性能顯著提高，從而臨界電流(可施加的最大電流量)增大，從而允許大電流通過LED芯片，并且亮度可以顯著增大。
另外，本發(fā)明中所使用的反射器沒有與AlN基底主體整體形成，而是單獨形成為獨立的部件。之后，反射器結(jié)合到氮化鋁基底的表面。因此，部件可以在部件的階段被方便地加工，從而可以以高精度精確地控制反射器的完成表面的粗糙程度、尺寸(大小)、光反射平面的傾斜角度等，從而可以獲得具有優(yōu)良的光反射特性的反射器，并且光提取效率可以極大地提高。
另外，發(fā)光裝置通過倒裝芯片方法安裝并且連接到AlN基底，從而發(fā)出的光可以從發(fā)光裝置的整個后表面取出。另外，相鄰的發(fā)光裝置之間的間距可以變窄，從而發(fā)光裝置的安裝密度可以增大，并且發(fā)光設(shè)備的厚度和尺寸因此可以減小。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光設(shè)備，包括氮化鋁共燒基底；至少一個發(fā)光裝置，通過倒裝芯片方法安裝在共燒基底的前表面上；和反射器，具有傾斜的表面，所述傾斜表面用于將從發(fā)光裝置發(fā)出的光朝著前側(cè)方向反射，所述反射器結(jié)合到所述氮化鋁共燒基底的表面，從而圍繞所述發(fā)光裝置的周圍。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，其特征在于所述氮化鋁共燒基底在所述氮化鋁共燒基底的后表面處設(shè)置有印刷線路板，并且印刷線路板的線路連接到電極，所述電極設(shè)置到所述氮化鋁共燒基底的后表面的外周部分，從而電流通過形成在所述氮化鋁共燒基底中的內(nèi)部布線層從所述印刷線路板供應(yīng)到發(fā)光裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光設(shè)備，其特征在于所述印刷線路板在緊靠所述氮化鋁共燒基底的下方處包括通孔，并且散熱器緊密地結(jié)合到所述氮化鋁共燒基底的后表面，所述散熱器具有配合到所述通孔中的突起部分。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，其特征在于所述發(fā)光裝置安裝在其上的所述氮化鋁共燒基底的表面被鏡面拋光，從而具有0.3微米或者更小的表面粗糙度Ra。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，其特征在于反射器的所述傾斜表面形成有包括鋁或者銀的金屬膜。
6.一種照明設(shè)備，包括照明設(shè)備主體；如權(quán)利要求1-4中任一項所述的發(fā)光設(shè)備，設(shè)置在所述照明設(shè)備主體中；和開關(guān)裝置，設(shè)置在所述照明設(shè)備主體中，用于開啟或者關(guān)閉所述照明設(shè)備。
7.一種液晶顯示裝置，包括液晶顯示裝置主體；和如權(quán)利要求1-4中任一項所述的發(fā)光設(shè)備，設(shè)置在所述液晶顯示裝置主體中。
全文摘要
一種發(fā)光設(shè)備(11)，包括氮化鋁共燒基底(13)；至少一個發(fā)光裝置(15)，通過倒裝芯片方法安裝在共燒基底(13)的前表面上；和反射器(16)，具有傾斜的表面(14)，用于將從發(fā)光裝置(15)發(fā)出的光朝著前側(cè)方向反射，所述反射器(16)結(jié)合到所述氮化鋁共燒基底(13)的表面，從而圍繞所述發(fā)光裝置(15)的周圍。這種結(jié)構(gòu)可以簡化制造所述設(shè)備的方法，并且可以提供這樣的發(fā)光設(shè)備，該設(shè)備具有優(yōu)秀的熱輻射性能，允許較大的電流經(jīng)過其中，并且可具有顯著提高的亮度，同時發(fā)光效率高。
文檔編號H01L23/12GK101036238SQ200580033649
公開日2007年9月12日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月4日
發(fā)明者矢野圭一 申請人:株式會社東芝, 東芝高新材料公司