CN102983189B - 光电元器件封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚光型光电元器件封装结构，包括：陶瓷基座，上表面设置凹槽，凹槽的至少二相对内侧壁形成阶梯状结构，每一阶梯状结构包含上阶梯平台与下阶梯平台；太阳能芯片，设置于凹槽底面；第一电极线路，贯穿陶瓷基座，且第一电极线路的顶端与太阳能芯片电性连接；第二电极线路，贯穿陶瓷基座两侧的下阶梯平台，且利用金属导线连接至太阳能芯片；锥体形二次光学棱镜，设置于上阶梯平台上，覆盖凹槽及太阳能芯片。

Description

光电元器件封装结构
技术领域
本发明涉及一种光电元器件的封装结构，更具体地，本发明涉及一种具有二次光学菱镜的光电元器件的封装结构。
背景技术
聚光型太阳能电池主要利用透镜将太阳光聚集在狭小的面积上，以提高发电效率。当使用聚光型太阳能电池进行电能转换时，由于材料本身的光谱吸收能力的限制，无法百分百将光能转换成电能输出。因此，进入太阳能电池内多余的能量容易形成热能而囤积在电池中，造成组件温度的上升，导致电池内部暗电流大量上升，从而降低电池转换效率。
在太阳能电池封装结构中，一般直接将太阳能芯片贴合于电路板上，并以焊线接合(wire bond)方式电性连接太阳能芯片与电路板，之后直接灌注环氧树脂，以隔绝太阳能芯片与外界环境的接触。
然而，环氧树脂、太阳能芯片及电路板的热膨胀系数间具有一定的差异，因此长时间使用后，环氧树脂容易受到水气的侵蚀而与电路板脱离，导致无法完全覆盖太阳能芯片，而使太阳能芯片的使用寿命受到影响。另一方面，由于太阳能芯片及电路板的热膨胀系数的差异，会导致太阳能芯片的散热效率降低。
发明内容
为克服上述的现有缺陷，本发明提出一种具有二次光学菱镜的光电元器件的封装结构。
根据本发明的一个方面，提出了一种聚光型光电元器件封装结构，包括：陶瓷基座，上表面设置凹槽，凹槽的至少二相对内侧壁形成阶梯状结构，每一阶梯状结构包含上阶梯平台与下阶梯平台；太阳能芯片，设置于凹槽底面；第一电极线路，贯穿陶瓷基座，且第一电极线路的顶端与太阳能芯片电性连接；第二电极线路，贯穿陶瓷基座两侧的下阶梯平台，且利用金属导线连接至太阳能芯片；锥体形二次光学棱镜，设置于上阶梯平台上，覆盖凹槽及太阳能芯片。
本发明涉及一种具有二次光学菱镜的光电元器件的封装结构，特别是一种以具有二次光学菱镜设计的锥体与阶梯状结构的陶瓷基座来包覆的太阳能芯片。本发明提出的结构，陶瓷基座可以提高散热效率，二次光学菱镜设计的锥体可有效保护太阳能芯片。另外，二次光学菱镜的设计能有效聚集太阳光线能量，并使聚集后的太阳光线能量均匀分布于太阳能电池受光表面上来达到最高转换效率输出。
附图说明
图1A至图1D为根据本发明实施例的聚光型太阳能电池封装结构及制作过程的剖面示意图；
图2为本发明第一实施例的聚光型太阳能电池封装结构的剖面图；
图3为图2所示结构的仰视图；
图4为本发明实施例的聚光型太阳能电池封装结构的应用示意图。
其中：10、封装结构，12、陶瓷基座，122、下表面，14、凹槽，141、底面，142、内侧壁，16、阶梯状结构，18、下阶梯平台，181、表面，20、上阶梯平台，201、表面，22、第一电极线路，221、顶端，222、底端，24、第二电极线路，241、顶端，242、底端，26、太阳能芯片，30、具二次光学菱镜设计的透明锥体，32、抗反射层，34、金属基材，36、二次光学菱镜设计的锥体固定结构。
如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种具有二次光学菱镜的光电元器件的封装结构进行详细描述。
其中，在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构或者流程来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。
总的来说，本发明提供一种具有二次光学菱镜的聚光型太阳能电池封装结构，包含一陶瓷基座，其上形成一凹槽，凹槽的二相对内侧壁分别形成一阶梯状结构，每一阶梯状结构包含上阶梯平台与下阶梯平台；太阳能芯片设置于凹槽底面；第一电极线路贯穿陶瓷基座，且第一电极线路的顶端与太阳能芯片电性连接；第二电极线路贯穿陶瓷基座两侧的下阶梯平台，且利用金属导线连接至太阳能芯片；以及一透明罩体聚有二次光学设计设置于上阶梯平台上，以覆盖凹槽及太阳能芯片。所述聚光型太阳能电池封装结构，散热效率佳，且二次光学菱镜设计的锥体可有效保护太阳能芯片，能有效聚集太阳光线能量，并使聚集后的太阳光线能量均匀分布于太阳能电池受光表面上。
具体地，参见图1，图1示出根据本发明的实施例的聚光型太阳能电池封装结构的剖面示意图。其中，如图1A和1B所示，封装结构包含一陶瓷基座12，具有一上表面(未标号)及一下表面122，上表面设置一凹槽14，凹槽14具有一底面141及四个内侧壁142围设底面141；其中二个相对内侧壁142分别形成一阶梯状结构16，每一阶梯状结构16包含二层阶梯平台，分别为一下阶梯平台18及一上阶梯平台20；一第一电极线路22设置于陶瓷基座12的中间区域，且垂直贯穿陶瓷基座12，使第一电极线路22的顶端221与底端222分别显露于凹槽14的底面141及陶瓷基座12的下表面122；一第二电极线路24设置于两侧下阶梯平台18的区域，使第二电极线路24位于第一电极线路22的两侧且垂直贯穿陶瓷基座12，第二电极线路24的顶端241与底端242分别显露于下阶梯平台18的表面181与陶瓷基座12的下表面122。
进一步，如图1C和1D所示，其中，一太阳能芯片26设置于凹槽14的底面141，且与第一电极线路22的暴露的顶端221电性连接；一导电连接结构(图中所示为凸形连接线)电性连接太阳能芯片26及第二电极线路24；以及一二次光学菱镜设计的锥体30设置于两侧上阶梯平台20的表面201，以覆盖凹槽14及太阳能芯片26。
其中，第一电极线路22及第二电极线路24的电极为相异，此实施例中，第一电极线路22的电极为正极，第二电极线路24的电极为负极。第一电极线路22及第二电极线路24的材质常用者为铜与银，其以嵌入或电镀方式贯穿设置于陶瓷基座12。
太阳能芯片26包含底面电极(图中未示)及表面电极(图中未示)，太阳能芯片26以芯片贴合(die bond)方式设置于凹槽14底面141，且太阳能芯片26的底面电极与第一电极线路22显露的顶端221电性连接；又上述的导电连接结构为复数金属导线，其以焊线接合(wire bond)方式电性连接太阳能芯片26的表面电极以及第二电极线路24显露的顶端241。
进一步，二次光学菱镜设计的锥体30为一个透明玻璃，其可让聚光透镜(图中未示)所聚集的光线得以顺利通过，并聚焦于太阳能芯片26上，使太阳能芯片26吸收聚光透镜的入射光后将其转换为一电能输出。
二次光学菱镜设计的锥体30与太阳能芯片26的间可填设硅胶、聚乙-乙酸乙脂(EVA)胶、灌注氮气或为抽真空状态。另于二次光学菱镜设计的锥体30的上表面、下表面或上下两表面上可设置有一抗反射层32，藉以降低入射至封装结构10的光被反射出去的机率，进而增加太阳能芯片26的光转换效率。
此聚光型太阳能电池封装结构10在应用时，如图3与图4所示，系将陶瓷基座12固定于一面积较大的金属基材34上，金属基材34的材质常用者为铝或铜，金属基材34上形成有印刷电路(图中未示)，其中具有与第一电极线路22及第二电极线路24对应的电路图案，藉以当陶瓷基座12固定于金属基材34上时，显露于陶瓷基座12下表面122的第一、第二电极线路22、24底端222、242可与电路图案对位接触，进而将太阳能芯片26所转换的电能导出。在此整个封装结构中，为强化固定二次光学菱镜设计的透明锥体于陶瓷基座12上，如图4所示，设计一固定结构36于陶瓷基座四周并以螺丝或胶合技术与陶瓷基板和金属基材直接连结，将透明椎体卡紧。
其中，第二电极线路24的图案除了如图2所示分别位于第一电极线路22的两侧的外，第二电极线路24亦可嵌设于陶瓷基座12四周，围设于第一电极线路22周边，这样第二电极线路24将可因面积的增大，而具有较高的电流承受度。
其中，由于太阳能芯片系设置于陶瓷基座的凹槽中，受到陶瓷基座包覆而具有与陶瓷基座较大的接触面积，因此太阳能芯片的散热效果较佳。另一方面，藉由二次光学菱镜设计的透明锥体的保护，可长时间隔离外界水气或空气接触太阳能芯片，有效保护太阳能芯片，而避免影响太阳能芯片的光电转换效率及其使用寿命。
最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (13)

1.一种聚光型光电元器件封装结构，包括：
陶瓷基座，上表面设置凹槽，凹槽的至少二相对内侧壁形成阶梯状结构，每一阶梯状结构包含上阶梯平台与下阶梯平台；
太阳能芯片，设置于凹槽底面；
第一电极线路，贯穿陶瓷基座，且第一电极线路的顶端与太阳能芯片电性连接；
第二电极线路，贯穿陶瓷基座两侧的下阶梯平台，且利用金属导线连接至太阳能芯片；
锥体形二次光学棱镜，设置于上阶梯平台上，覆盖凹槽及太阳能芯片。
2.根据权利要求1所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，凹槽具有底面及围设底面的四个内侧壁，其中二个相对内侧壁分别形成阶梯状结构，每一阶梯状结构包含二层阶梯平台。
3.根据权利要求1所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，第一电极线路设置于陶瓷基座的中间区域，且垂直贯穿陶瓷基座，第一电极线路的顶端与底端分别显露于凹槽的底面及陶瓷基座的下表面。
4.根据权利要求1所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，第二电极线路设置于两侧下阶梯平台的区域，第二电极线路位于第一电极线路的两侧且垂直贯穿陶瓷基座，第二电极线路的顶端与底端分别显露于下阶梯平台的表面与陶瓷基座的下表面。
5.根据权利要求1所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，太阳能芯片与第一电极线路的暴露的顶端电性连接，第一电极线路和第二电极线路的电极相异。
6.根据权利要求5所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，第一电极线路的电极为正极，第二电极线路的电极为负极。
7.根据权利要求1所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，第一电极线路和第二电极线路的材质为铜与银，以嵌入或电镀方式贯穿设置于陶瓷基座。
8.根据权利要求1所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，太阳能芯片以芯片贴合方式设置于凹槽底面，太阳能芯片的底面电极与第一电极线路显露的顶端电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，锥体形二次光学棱镜为透明玻璃，其让聚光透镜所聚集的光线通过并聚焦于太阳能芯片。
10.根据权利要求1所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，锥体形二次光学棱镜与太阳能芯片之间填设硅胶、聚乙—乙酸乙脂(EVA)胶、灌注氮气或抽真空状态。
11.根据权利要求1所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，锥体形二次光学棱镜的上表面、下表面或上下两表面上设置抗反射层。
12.根据权利要求1所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，陶瓷基座固定于金属基材上，金属基材的材质为铝或铜，陶瓷基座四周布置固定结构，以螺丝或胶合技术与陶瓷基座和金属基材连结，将透明锥体卡紧。
13.根据权利要求1所述的一种聚光型光电元器件封装结构，其中，第二电极线路嵌设于陶瓷基座四周，围设于第一电极线路周边。
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