CN100547820C - 半导体光源装置 - Google Patents
半导体光源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100547820C CN100547820C CNB2006101290632A CN200610129063A CN100547820C CN 100547820 C CN100547820 C CN 100547820C CN B2006101290632 A CNB2006101290632 A CN B2006101290632A CN 200610129063 A CN200610129063 A CN 200610129063A CN 100547820 C CN100547820 C CN 100547820C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor chip
- light source
- semi
- source device
- conductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 128
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150064138 MAP1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
一种半导体光源装置，将半导体芯片贴附并电连接至导热电路衬底上，再覆以聚光杯，使聚光杯与导热电路衬底间形成出光口，而可将半导体芯片所产生的光汇聚至出光口方向。此外，聚光杯中还可同时设置有主光源，主光源同轴设置，且使用绝缘层隔离的内导体与外导体周边，平均贴附有多个半导体芯片，并将半导体芯片使用串联、并联或串并联组合方式，连接至作为供电电极的内导体与外导体上，从而形成兼具聚光与散热的半导体光源装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体光源装置，且特别涉及一种兼具聚光及散热的半导体光源装置。
背景技术
公知的大多述使用如白炽灯、卤素灯或日光灯等的各种不同的灯泡，作为光源装置的发光源。近来，由于发光二极管(LED)等半导体芯片具有体积小、省电与寿命长等优点，逐渐取代而成为极受欢迎的发光源。
对于光源装置的结构而言，多芯片、高功率的发光二极管封装，已成为不可避免的趋势要求。例如，名称为”Concentrically LeadedPower Semiconductor Device Package”的美国第6,492,725号专利，即提出一种同心的封装结构，以利于封装多个高功率芯片的结构的散热。此种封装结构，虽可解决封装多个高功率芯片的散热问题，但因为在封装结构体的周边，仅有一面可贴附半导体芯片，使得半导体芯片的封装数量受到限制，且当半导体芯片为发光二极管时，也因为封装结构体的周边分布的半导体芯片不能集中，使其不易满足应用在半导体光源装置时的聚光要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种半导体光源装置，其可兼具散热与光源装置的聚光需求。
为达上述及其它目的，本发明提供一种半导体光源装置包括：导热电路衬底、第一半导体芯片及第一聚光杯。其中，导热电路衬底具有第一焊接面，第一焊接面上具有多个焊垫。第一半导体芯片贴附于导热电路衬底的第一焊接面上，并电连接至第一焊接面的焊垫上。第一聚光杯也贴附于导热电路衬底的第一焊接面上，以在第一焊接面与第一聚光杯间形成第一出光口，而将第一半导体芯片所产生的光，汇聚往第一出光口的方向。
在一个实施例中，导热电路衬底也具有第二焊接面，第二焊接面上同样具有多个焊垫，而半导体光源装置还包括：第二半导体芯片与第二聚光杯。其中，第二半导体芯片贴附于导热电路衬底的第二焊接面上，并电连接至第二焊接面上的焊垫。第二聚光杯也贴附在导热电路衬底的第二焊接面上，以在第二焊接面与第二聚光杯间形成第二出光口，而将第二半导体芯片所产生的光，汇聚往第二出光口的方向。
在一个实施例中，此半导体光源装置还包括：外导体、内导体、绝缘层与多个第三半导体芯片。其中，外导体配置于第一聚光杯与第二聚光杯中，并具有外表面、第一端、第二端与连通第一端及第二端的通孔。内导体设置于通孔中，并突出于第一端之外。绝缘层设置于内导体与外导体之间，而多个第三半导体芯片则贴附于外导体第一端的外表面上，并以串联、并联或串并联组合方式连接至内导体与外导体，使第三半导体芯片所产生的光，分别经由第一聚光杯与第二聚光杯的汇聚，而往第一出光口与第二出光口的方向传送。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特以较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1显示根据本发明第一实施例的一种半导体光源装置立体图。
图2显示图1的分解立体图。
图3显示根据本发明第二实施例的一种半导体光源装置立体图。
图4显示图3的分解立体图。
图5显示图4的主光源放大立体图。
图6显示图4的主光源剖面图。
图7显示图4的主光源俯视图。
图8显示图4的主光源的另一连接方式俯视图。
图9显示图4的主光源的一种结构变化俯视图。
图10显示图4的主光源的另一种结构变化俯视图。
主要组件符号说明
10、30半导体光源装置
11、31导热电路衬底
111、112焊接面
113焊垫
115内嵌散热块
12、13、32半导体芯片
14、15、33聚光杯
16、17出光口
311V形缺口
40、70、80、90主光源
51螺帽
41、71、81、91外导体
411第一端
412第二端
413通孔
414外表面
4141、4142、4143、4144、4211、4212、4213、4214平面
415螺纹
42、72、82、92内导体
421锥状末端
43绝缘层
44、74、84、94半导体芯片
45、75、85导线
8141、8142、8143、9141、9142、9143、9144、9145平面
具体实施方式
图1-2显示根据本发明第一实施例的一种半导体光源装置10，此半导体光源装置10包括例如是铝衬底或陶瓷衬底的导热电路衬底11、例如是发光二极管芯片的半导体芯片12、13及聚光杯14、15。其中，为了提高半导体芯片12、13的一阶导热散热效果，导热电路衬底11上用以贴附半导体芯片12、13的位置，还内嵌有导热系数比导热电路衬底11更好的内嵌散热块115。内嵌散热块115的材质例如为铜，内嵌方式则可以使用挖空导热电路衬底11，再予紧密配合的方式来制作。
图中，导热电路衬底11具有焊接面111与112，焊接面111与112上分别具有作为电路布线的多个焊垫113。因为半导体芯片12、13为倒装芯片(Flip Chip)，故可分别贴附并电连接至导热电路衬底11的焊接面111与112的焊垫113上，以使用焊垫113的电路布线，来作为半导体芯片12、13的供电电极。
此外，导热电路衬底11的两个焊接面111与112上，也分别贴附有聚光杯14与15，聚光杯14、15与导热电路衬底11的两个焊接面111、112间，即可分别形成出光口16与17。聚光杯14、15则将半导体芯片12、13所产生的光，分别汇聚往出光口16与17的方向。
前述实施例中，虽然在导热电路衬底11的两个焊接面111与112上，分别仅贴附有倒装的半导体芯片12或13。然而本领域的技术人员应该知到，可在导热电路衬底11的两个焊接面111与112上，分别贴附更多的半导体芯片12或13，以增加此半导体光源装置10的发光强度。所贴附的半导体芯片12或13也可以是一般芯片，再以导线分别连接至焊接面111与112的焊垫113上，其贴附位置较佳地应分别位于聚光杯14或15的焦点上或邻近焦点处。
当焊接面111与112上分别贴附有多个半导体芯片12或13时，也可以搭配焊接面111与112上的不同布线设计，以及控制此半导体光源装置10的电路，来达成在不同场合应用此半导体光源装置10的目的。例如，将此半导体光源装置10应用在汽车头灯时，可以将作为远光灯主光源的半导体芯片12或13，贴附在导热电路衬底11对应聚光杯14或15的焦点位置，且将作为近光灯光源的半导体芯片12或13，贴附在导热电路衬底11对应聚光杯14或15的焦点前方，并应用导热电路衬底11的布线，分别连接至半导体光源装置10的不同控制电路上，以分别控制近光灯或远光灯光源的点亮与否。
另外，如将此半导体光源装置10应用在舞台灯光时，除了可以将半导体芯片12或13，贴附在导热电路衬底11对应聚光杯14或15的焦点位置外，也可以将半导体芯片12或13，贴附在导热电路衬底11对应聚光杯14或15的焦点四周，并应用导热电路衬底11的布线，将焦点上或焦点四周的半导体芯片12或13，分别连接至半导体光源装置10的不同控制电路上，以分别控制半导体芯片12或13的点亮与否，达成动态控制舞台灯光的目的。其中，贴附于焦点左侧的半导体芯片12或13所产生的光，将会偏向右方投射，而贴附于焦点右侧的半导体芯片12或13所产生的光，则会偏向左方投射，故可以搭配半导体光源装置10的控制电路，来动态控制舞台灯光。
图3-7显示根据本发明第二实施例的一种半导体光源装置30，此半导体光源装置30特别适合于作为汽车头灯使用，其除了具有与图2类似的导热电路衬底31、作为近光灯光源的半导体芯片32及聚光杯33外，还包括由外导体41、内导体42、绝缘层43与多个半导体芯片44所构成的主光源40，以及可将主光源40固定于聚光杯33的螺帽51。其中，导热电路衬底31的下方具有V形缺口311，以当将主光源40置入聚光杯33时，不会受到导热电路衬底31的妨碍，而可顺利推进至聚光杯33的焦点位置。
如图所示，外导体41较佳地为长条形圆柱状，其具有第一端411、第二端412、连通第一端411与第二端412的通孔413及外表面414。第一端411制作成锥状，锥状外表面414的周围则具有围绕外导体41且平均分布的平面4141、4142、4143与4144，用以贴附例如是发光二极管的半导体芯片44。第二端412则可以设置多个螺纹415，用以配合设置于聚光杯33上的螺纹，来调整主光源40在聚光杯33中的位置。
内导体42较佳地为外径略小于外导体41的通孔413的长条形圆柱状，以便可以穿设于通孔413中，并延伸其一端至突出于外导体41的第一端411外。图中，内导体42突出外导体41的部分还具有一锥状末端421，锥状末端421较佳地也具有分别与平面4141、4142、4143与4144相对应的平面4211、4212、4213与4214，以利于使用导线45将半导体芯片44分别连接至内导体42与外导体41。
绝缘层43设置于内导体42与外导体41之间，以隔离内导体42与外导体41的电连接，使内导体42与外导体41成为此主光源40的电极。
前述第二实施例的主光源40，除了可以是如图3-7所示的结构外，本领域的技术人员还可依据其精神而进行各种不同的变化。例如，图8-10即显示三种类似于图3-7的主光源40的不同结构，分别说明如下。
请参考图8所示，主光源70的内导体72与外导体71结构均与图3-7相同，所不同的只有半导体芯片74的连接方式。在图3-7中，每个半导体芯片44均以导线45分别连接至内导体42与外导体41，使半导体芯片44成为并联连接，而图8中，半导体芯片74以导线75先行串联连接后，再连接至内导体72与外导体71。当然，此种串联、并联或甚至串并联组合的连接方式，可由使用者依据供电电压与半导体芯片74的额定电压的不同，而加以变化选择。
图9的主光源80的内导体82与外导体81结构亦大致与图3-7相同，所不同的是外导体81与内导体82上所设置用以贴附半导体芯片84的平面数，以及所贴附的半导体芯片84的数目。如图9所示，锥状外表面的周围具有围绕外导体81且平均分布的三个平面8141、8142与8143，每个平面8141、8142与8143上，各贴附有三个例如是发光二极管的半导体芯片84，半导体芯片84并以导线85先行串联连接后，再连接至内导体82与外导体81，以形成串并联交互组合的连接方式。
图10的主光源90的内导体92与外导体91结构同样也大致与图3-7相同，不同的是外导体91与内导体92上所设置用以贴附半导体芯片94的平面数，以及所贴附的半导体芯片94的型式。如图10所示，锥状外表面的周围具有围绕外导体91且平均分布的五个平面9141、9142、9143、9144与9145，每个平面9141、9142、9143、9144与9145上，贴附有倒装芯片的半导体芯片94。由于半导体芯片94贴附并直接电连接至外导体91与内导体92，因此，图中的半导体芯片94，并未再以导线分别连接至内导体92与外导体91。
由前述说明中可知，因为半导体光源装置10是将半导体芯片12、13贴附在例如是铝衬底或陶瓷衬底的导热电路衬底11上，其无疑地可提供足够的贴附面积与散热面积。而半导体光源装置30的外导体41与内导体42的结构，则如前述可在较小的体积内封装较多的半导体芯片，达成较佳的聚光效果。此外，由于半导体光源装置30的外导体41，除了可以作为供电电极外，也可以通过与外加散热器(未示出)的耦合，使得如高功率发光二极管等半导体芯片所产生的热能得以快速发散，达成较佳的散热功效。
虽然本发明已以较佳实施例公布如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与润饰，也属本发明的范围。因此，本发明的保护范围当有所附的权利要求界定。
Claims (16)
1、一种半导体光源装置，包括：
导热电路衬底，具有分别位于两侧的第一焊接面与第二焊接面，该第一焊接面与该第二焊接面上均具有多个焊垫；
第一半导体芯片，贴附于该导热电路衬底的该第一焊接面上，并电连接至该第一焊接面的所述焊垫；
第一聚光杯，贴附于该导热电路衬底的该第一焊接面上，以在该第一焊接面与该第一聚光杯间形成第一出光口，并将该第一半导体芯片所产生的光，汇聚往该第一出光口方向；
第二半导体芯片，贴附于该导热电路衬底的该第二焊接面上，并电连接至该第二焊接面的所述焊垫；以及
第二聚光杯，与该第一聚光杯相对应地贴附于该导热电路衬底的该第二焊接面上，以在该第二焊接面与该第二聚光杯间形成第二出光口，并将该第二半导体芯片所产生的光，汇聚往该第二出光口方向。
2、如权利要求1所述的半导体光源装置，还包括多个该第一半导体芯片与多个该第二半导体芯片，分别贴附于该导热电路衬底的该第一焊接面和该第二焊接面上。
3、如权利要求2所述的半导体光源装置，其中所述第一半导体芯片与所述第二半导体芯片，分别对应于该第一聚光杯和该第二聚光杯的焦点位置及焦点前方。
4、如权利要求2所述的半导体光源装置，其中所述第一半导体芯片与所述第二半导体芯片，分别对应于该第一聚光杯和该第二聚光杯的焦点位置、焦点左侧及焦点右侧。
5、如权利要求1所述的半导体光源装置，其中该导热电路衬底的下方具有缺口，该半导体光源装置还包括：
外导体，配置于该第一聚光杯与该第二聚光杯中对应于该缺口的位置，并具有外表面、第一端、第二端与连通该第一端及该第二端的通孔；
内导体，设置于该通孔中，并突出于该第一端之外；
绝缘层，设置于该内导体与该外导体之间；以及
多个第三半导体芯片，贴附于该第一端的该外表面上，并以串联、并联或串并联组合方式连接至该内导体与该外导体。
6、如权利要求5所述的半导体光源装置，其中该外导体邻近该第一端的该外表面为锥状，而突出于该第一端的该内导体则具有由该外表面延伸的锥状末端。
7、如权利要求6所述的半导体光源装置，其中锥状的该外表面上，具有围绕该外导体且平均分布的多个平面，用以贴附所述第三半导体芯片。
8、如权利要求7所述的半导体光源装置，其中所述第三半导体芯片为倒装芯片，而直接贴附并电连接至该内导体与该外导体。
9、如权利要求5所述的半导体光源装置，其中所述第三半导体芯片以导线连接至该内导体与该外导体。
10、如权利要求5所述的半导体光源装置，其中所述第三半导体芯片为发光二极管芯片。
11、如权利要求1所述的半导体光源装置，其中该导热电路衬底为铝衬底。
12、如权利要求1所述的半导体光源装置，其中该导热电路衬底为陶瓷衬底。
13、如权利要求1所述的半导体光源装置，其中该第一半导体芯片与该第二半导体芯片以导线分别连接至该第一焊接面的所述焊垫和该第二焊接面的所述焊垫。
14、如权利要求1所述的半导体光源装置，其中该第一半导体芯片与该第二半导体芯片为倒装芯片，而分别直接贴附并电连接至该第一焊接面的所述焊垫和该第二焊接面的所述焊垫。
15、如权利要求1所述的半导体光源装置，其中该第一半导体芯片与该第二半导体芯片为发光二极管芯片。
16、如权利要求1所述的半导体光源装置，其中该导热电路衬底上用以贴附该第一半导体芯片的位置内嵌有导热系数比该导热电路衬底的导热系数更高的内嵌散热块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006101290632A CN100547820C (zh) | 2006-09-06 | 2006-09-06 | 半导体光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006101290632A CN100547820C (zh) | 2006-09-06 | 2006-09-06 | 半导体光源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101140966A CN101140966A (zh) | 2008-03-12 |
| CN100547820C true CN100547820C (zh) | 2009-10-07 |
Family
ID=39192797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006101290632A Expired - Fee Related CN100547820C (zh) | 2006-09-06 | 2006-09-06 | 半导体光源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100547820C (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101043278B1 (ko) * | 2009-08-26 | 2011-06-21 | 현대모비스 주식회사 | 차량용 헤드램프 |
-
2006
- 2006-09-06 CN CNB2006101290632A patent/CN100547820C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101140966A (zh) | 2008-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100468795C (zh) | 整合导热/散热模块的半导体发光装置 | |
| US8794793B2 (en) | Solid state lighting device with elongated heatsink | |
| JP3850665B2 (ja) | 半導体発光エミッタパッケージ | |
| US20130153938A1 (en) | Light Emitting System | |
| US20130250585A1 (en) | Led packages for an led bulb | |
| US20110084612A1 (en) | Hybrid chip-on-heatsink device and methods | |
| KR101010351B1 (ko) | 나노 분말을 이용한 방열장치 | |
| CN201373367Y (zh) | 一种利用半导体制冷的大功率led光源模块 | |
| KR101032151B1 (ko) | 방열판에 직접 부착하거나 자체 방열 구조체를 가진 ｌｅｄ조명 모듈 | |
| CN103956356A (zh) | 一种高效导热的大功率led集成封装结构 | |
| JP6366045B2 (ja) | 照明装置およびこれを組み込んだｌｅｄ照明器具 | |
| CN100580921C (zh) | 半导体光源装置 | |
| CN100547820C (zh) | 半导体光源装置 | |
| KR100668648B1 (ko) | 탈부착이 가능한 발광다이오드 패키지 및 그 방열기판 | |
| CN203413588U (zh) | Led光源板组件、led灯芯和led照明装置 | |
| CN106287496A (zh) | Led光源组件、led光电一体化模组和led射灯 | |
| KR20140122389A (ko) | 발광다이오드 패키지의 방열처리방법 | |
| CN203395674U (zh) | 模块式的一体化多层式led灯管 | |
| CN204853254U (zh) | Led光源组件、led光电一体化模组和led射灯 | |
| CN102997074A (zh) | 一种三维散热led照明装置 | |
| TWI476958B (zh) | 發光二極體封裝結構及其封裝方法 | |
| CN209029406U (zh) | 一种led灯丝的基板 | |
| TW200812107A (en) | Semiconductor light source | |
| CN105257994A (zh) | 提高光引擎光效的方法 | |
| JP2015188056A (ja) | ケイ素基板を有する発光ダイオードと発光ダイオード灯具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20081212 Address after: Taiwan County, Taipei, China Applicant after: Lide Electronics Co., Ltd. Address before: Taiwan County, Taipei, China Applicant before: ATRT Light Corp. |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: LIDE ELECTRON CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: DESHENG ELECTRONICS CO., LTD. Effective date: 20081212 |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091007 Termination date: 20110906 |