CN101958393A

CN101958393A - 一种发光半导体模块结构及其制作方法

Info

Publication number: CN101958393A
Application number: CN2010102479173A
Authority: CN
Inventors: 敬俊; 林娇燕
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2011-01-26

Abstract

一种发光半导体模块结构，包括散热座和一个以上的发光半导体芯片，发光半导体芯片直接固定在散热座上，散热座上部安装有导光罩，发光半导体芯片处在由导光罩与散热座构成的密闭空腔中。因为没有凝胶对发光半导体芯片进行灌封，发光半导体芯片可与所处的密闭空腔进行更多的热交换，将芯片表面的热量传导出去，从而降低了芯片的工作温度；由散热座与导光罩形成的密闭空腔，使芯片工作环境与外界相隔离，有利于防止芯片氧化或受潮，防止芯片受损，有利于延长芯片的工作寿命，并且其加工生产简单，有利于提高生产效率。

Description

一种发光半导体模块结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种照明发光半导体模块及其制作方法。

背景技术

在照明领域，发光半导体照明以其节能、环保、寿命长、免维护、易控制等特点而被誉为人类照明史上的第三次革命。然而，由于现有制作技术的限制，发光半导体照明仍然仍存在一些技术难点，使其价格偏高。

现有技术中，发光半导体的一般加工方法为：发光半导体芯片固定在具有电路的铝基板上，在芯片的表面涂覆有荧光粉涂层，芯片与荧光粉涂层进行灌胶后，再将铝基板贴合到散热器上。

上述发光半导体结构，芯片与荧光粉通过灌胶封装固定，其存在如下问题：

1、由于光散热的存在，发光半导体芯片的出光效率低；

2、荧光粉涂层用胶灌封后散热性能较差，当受到紫外光辐射时，易发生温度猝灭和老化，使发光效率降低，

3、在灌胶时，由于胶在使用过程中变稠，产生荧光粉沉淀导致出光色差；

4、发光半导体芯片通过灌胶固定，其散热面主要为固定在铝基一侧，在发光半导体芯片与散热器之间间隔铝基，使得发光半导体芯片到散热器间的热阻值较大，散热效果不好。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种散热性能好的发光半导体模块结构，其具有良好的散热功能，保证灯具使用寿命，降低制造成本。

本发明的另一目的在于提供一种高效的发光半导体模块结构的加工方法，能以较低生产成本生产出散热效果好的发光半导体产品。

一种发光半导体模块结构，包括散热座和一个以上的发光半导体芯片，发光半导体芯片直接固定在散热座上，散热座上部安装有导光罩，发光半导体芯片处在由导光罩与散热座构成的密闭空腔中。

一种制作发光半导体模块的方法，包括如下步骤：

a)、在散热座表面开一个以上的凹坑，在凹坑的表面涂布反光材料；

b)、在散热座表面复合铜膜导线或印刷电路板连接各凹坑；

c)、在凹坑中固定安装发光半导体芯片；

d)、散热座上安装导光罩，使导光罩与散热座形成密闭空腔；

e)、将散热座与导光罩所形成的密闭空腔抽为真空或在其里充入惰性气体，或者在所述密闭空腔中充入可改变光色的气体。

采用本发明所述发光半导体模块结构，发光半导体芯片直接固定安装在散热座上，因为没有凝胶对发光半导体芯片进行灌封，发光半导体芯片在其所在的密闭空腔进行热交换，将芯片表面的热量传导出去，而且，发光半导体芯片直接安装在散热座上，由发光半导体芯片到散热座间的热阻值小，更有利于发光半导体芯片散热，从而降低芯片的工作温度；并且散热座与导光罩形成密闭空腔，使芯片工作环境与外界相隔离，有利于防止芯片氧化或受潮，防止芯片受损，有利于延长芯片的工作寿命。

本制作发光半导体模块的方法，根据所需照明强度的大小，在散热座表面开设相应的凹坑，然后涂反光材料和复合导线，安装发光半导体芯片，整个过程可在自动生产线上加工完成，不需要对发光半导体进行封装胶液等操作，避免了由于灌胶所引起的产品散热差、出光效率不高、容易老化、出现色差等缺点，因而，本方法在提高产品质量的同时，也提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明发光半导体模块结构示意图；

图2为本发明四个发光半导体模块在灯体上的安装示意图；

图3为本发明一个发光半导体模块在灯体上的安装示意图；

图4为本发明一个发光半导体模块在灯体上安装的分解示意图；

图5为散热座与导光罩剖面示意图；

图6为散热座局部放大结构示意图；

图7为导光罩的局部结构示意图；

图8为发光半导体芯片固定结构示意图；

图9为具有灯具接口的发光半导体模块安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明：

如图1、图2，在散热座3上部直接固定安装有多个发光半导体芯片1，其通过在散热座3表面复合的印刷电路供电连接，在散热座上部安装有导光罩4，发光半导体芯片处在由导光罩与散热座构成的密闭空腔中，发光半导体芯片可以更好的在密闭空腔进行热交换，密闭空腔能防止芯片发生氧化或者受潮等。其中导光罩的材料可以为玻璃罩、微晶玻璃罩或者纳米陶瓷材料罩，导光罩与芯片的距离取决于发光半导体模块出光效率。

在导光罩的表面涂有或者在导光罩材料中掺有能起滤光或改变光色的变光材料，如荧光粉11等，以将不同波段的光转为需要波段的光，而且变光材料不用直接涂覆在发光半导体芯片表面，变光材料也不会因发光半导体芯片温度过高而容易老化。变光也可以通过在密闭空腔内注入可改变光色的气体的方式来实现，可改变光色的气体可以是惰性气体、气态的卤素，或者是惰性气体、气态的卤素的混合的气体。

如图3至图9，导光罩可以做成一个整体的形式，也可以做成多个，见图2，分别密封发光半导体芯片。在散热座的边沿，留有密封材料，如密封胶10或者密封橡胶圈等，以保证导光罩与散热座之间很好的密封，将模块做好后，可直接安装在灯体6的安装孔位7内，连接灯体端部的驱动电源8后，发光半导体模块即可正常工作。所述导光罩4部分或全部包裹散热座3，全部包裹时，可以制成灯泡的形状，与现有的灯具插口联接，如螺纹或卡口等形式的插口，从而使产品具有更好的适用性。

为了更好的防止发光半导体芯片发生氧化，在由散热座与导光罩形成的密封空间里充有惰性气体或者氮气，或者将密封空间抽为真空。可以在散热座上设置相应的导管，以便于充气或者抽真空等操作。

所述散热座3是一种材料的单体，或多种材料以电镀、氧化、挤压等方式复合而成的复合体，目前，散热座多为复合的散热座，发光半导体芯片通过导热胶与支架连接，复合体大多使用导热胶的方式来填充空隙进行热量传导，但该技术存在的问题是，导热胶的导热性比金属的导热性能差很多，按照本专利的方式，单体的金属或复合的金属可以通过金属直接传导热，导热性能更好。

为了更为有效的利用发光半导体芯片所发出的光，提高发光效率，在散热座上开有凹坑2，发光半导体芯片固定在凹坑底部，在凹坑表面涂有反光材料，使发光半导体芯片光线汇聚出射，整个凹坑起的作用相当于反光杯的作用，使光线更为有效的收集汇聚出射，以提高出光效率。

为了提高产品的出光效率，使产品光照分布合理，导光罩表面可根据光学设计由多个凹面、凸面、斜面组成，或者同时导光罩表面由光滑面与非光滑面组成。光线透过导光罩时发生折射，使光线分布更为合理。

如图8，为使芯片安装为更为稳定，发光半导体芯片可以通过在对角上安装压边12的方式固定，也可以用焊接、粘贴、键合等方式固定，以使产品可靠的工作。

为加快产品的散热，散热座3的一面为发光半导体芯片1的固定面，其背面为与空气进行直接接触的散热面。这样在散热座中产生直接的空气对流，及时散发散热座的热量，提高散热效率。

一种制作发光半导体模块的方法，包括如下步骤：

b)、在散热座表面复合铜膜导线或印刷电路板连接各凹坑；

c)、在凹坑中固定安装发光半导体芯片；

e)、将散热座与导光罩所形成的密闭空腔抽为真空，或在其里充入惰性气体，或者所述密闭空腔中充入可改变光色的气体。

采用本方法，整个过程可全自动生产线即可加工完成，不需要对发光半导体进行封装胶液等操作，避免了由于灌胶所引起的产品散热差、出光效率不高、容易老化、出现色差等缺点，因而，本方法在提高产品质量的同时，也提高了生产效率。

Claims

1.一种发光半导体模块结构，包括散热座(3)和一个以上的发光半导体芯片(1)，其特征在于，所述发光半导体芯片(1)直接固定在散热座(3)上，散热座上部安装有导光罩(4)，发光半导体芯片(1)处在由导光罩(4)与散热座(3)构成的密闭空腔中。

2.根据权利要求1所述的发光半导体模块结构，其特征在于，所述密闭空腔中充有惰性气体或为真空。

3.根据权利要求1或2所述的发光半导体模块结构，其特征在于，所述导光罩(4)表面涂有变光材料、在导光罩材料中掺有变光材料或者在所述密闭空腔中充入可改变光色的气体。

4.根据权利要求3所述的发光半导体模块结构，其特征在于，所述的变光材料为荧光粉(11)。

5.根据权利要求1所述的发光半导体模块结构，其特征在于，所述散热座(3)是一种材料的单体，或由多种材料组成的且无胶质材料充填的复合体，所述的散热座(3)的一面为发光半导体芯片(1)的固定面，其背面为与空气进行直接接触的散热面。

6.根据权利要求1或5所述的发光半导体模块结构，其特征在于，所述散热座(3)上开有一个以上凹坑，发光半导体芯片固定在凹坑底部，在凹坑(2)表面涂有反光材料，发光半导体芯片光线经反光汇聚射出。

7.根据权利要求1所述的发光半导体模块结构，其特征在于，所述导光罩(4)表面由多个凹面、凸面或斜面组成。

8.根据权利要求1所述的发光半导体模块结构，其特征在于，所述导光罩(4)表面由光滑面与非光滑面组成。

9.根据权利要求1所述的发光半导体模块结构，其特征在于，所述导光罩(4)部分或全部包裹散热座(3)。

10.根据权利要求1所述的发光半导体模块结构，其特征在于，在散热座表面复合有印刷电路，供电连接各发光半导体芯片。

11.一种制作发光半导体模块的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)、在散热座(3)表面开一个以上的凹坑(2)，在凹坑的表面涂布反光材料；

b)、在散热座表面复合铜膜、导线或印刷电路板连接各凹坑(2)；

c)、在凹坑(2)中固定安装发光半导体芯片(1)；

d)、散热座上安装导光罩(4)，使导光罩与散热座形成密闭空腔；

e)、将散热座与导光罩所形成的密闭空腔抽为真空，或在其里充入惰性气体，或者在所述密闭空腔中充入可改变光色的气体。

12.根据权利要求10所述的发光半导体模块的制作方法，其特征在于，所述发光半导体芯片的固定方法为在芯片对角上安装压边(12)固定、焊接固定、胶粘或卡接固定。