CN105280628A - 基于透明基板的半导体发光器件封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于透明基板的半导体发光器件封装结构，包括：透明基板，安装于该透明基板的第一面上的至少一半导体发光芯片，以及，安装在该透明基板上的、主要由导热材料组成的反光机构，该反光机构包括一个或多个凸起部，所述凸起部一端伸入该透明基板，其中至少一凸起部一端还与相应半导体发光芯片接近，并且至少所述凸起部的局部表面具有用以将由所述半导体发光芯片射入该透明基板的光反射出所述透明基板的反光结构。藉由前述设计，使得本发明具有如下优点：既可有效提升器件的出光效率，同时还可有效缩短器件的导热途径，使器件在工作过程中产生的热量能更为快捷有效的被转移，从而保障器件的工作稳定性，并延长其使用寿命。

Description

基于透明基板的半导体发光器件封装结构

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件，特别是涉及一种基于透明基板的半导体发光器件封装结构。

背景技术

随着超高亮LED的出现，其效率越来越高，且价格逐渐下降。同时LED具有寿命长、耐震动、发光效率高、无干扰、不怕低温、无汞污染问题和性价比高等特点，是被半导体行业看好的替代传统照明器具的一大潜力商品。超高亮度LED大大扩展了LED在各种信号显示和照明光源领域中的应用，如汽车内外灯、各种交通信号灯，室内外信息显示屏和背光源。将LED产品用于照明，将为LED提供更广阔的应用空间。

然而，当前LED器件的性能，特别是LED芯片的出光效率有待提升。理论上用蓝光LED激发黄色荧光粉合成白光的发光效率高达每瓦300多流明，但是现在的实际效率仅仅是理论值的二分之一左右，其中一个重要原因是一部分从激活区发出的光因为封装材料的吸收和遮挡而无法从器件中射出，这使得LED光效的损失很大。虽然业界提出了多种旨在提高器件出光效率的方案，例如，在器件中增加反射膜等，但这些方案同时又会带来其它问题，例如，会使器件的散热性能下降等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于透明基板的半导体发光器件封装结构，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于透明基板的半导体发光器件封装结构，包括：

透明基板，

安装于所述透明基板的第一面上的一个以上半导体发光芯片，

以及，安装在所述透明基板上的、主要由导热材料组成的反光机构，所述反光机构包括一个以上凸起部，所述凸起部一端伸入所述透明基板，其中至少一凸起部一端还与相应半导体发光芯片接近，

并且至少所述凸起部的局部表面具有用以将由所述半导体发光芯片射入所述透明基板的光反射出所述透明基板的反光结构。

作为可行的实施方案之一，所述凸起部一端自所述透明基板的第二面伸入所述透明基板，所述第二面与第一面相背。

例如，所述凸起部可以为锥形结构，且所述锥形结构的外壁优选具有反光结构。

例如，所述凸起部为正立或倒立的锥台结构，且所述凸起部的外壁和/或上端面优选具有反光结构，但尤其优选采用正立的锥台状结构。

进一步的，所述锥形结构或锥台结构的锥角优选在45°以上。

作为较为优选的实施方案之一，其中至少一凸起部的一端自所述透明基板的第一面穿出，并与相应半导体发光芯片的电极区电性接触。

其中，所述半导体发光芯片正装于所述透明基板上。

作为较为优选的实施方案之一，所述反光机构包括复数个凸起部，该复数个凸起部密集分布形成漫反射结构。

其中，所述透明基板的材质至少可选自玻璃、蓝宝石、碳化硅、有机透明体中的任一种，但不限于此。

其中，所述反光机构可采用业界所知的各种具有高导热性能的材料，例如金属、陶瓷等制成，优选采用铜、铝、银、Ni、Cr、Cu等金属或其合金制成。

优选的，用以组成所述凸起部的材料可选自铝、银、Ni、Cr、Cu中的任一种或两种以上的组合。

作为较为优选的实施方案之一，所述反光机构还包括导热基板，所述凸起部另一端与所述导热基板固定连接。而用以组成所述导热基板的材料可优选自铝、Ni或铜等。

尤为优选的，所述导热基板可与所述凸起部一体设置。

与现有技术相比，本发明的优点包括：通过在封装结构中增加由导热材料，特别是金属等高导热材料组成的反光机构，并将反光机构的局部穿入透明基板内与半导体发光芯片相近位置，可在有效提升半导体发光器件的出光效率的同时，大幅有效缩短导热途径，使半导体发光芯片在工作过程中产生的热量能更为快捷有效的被转移，从而保障半导体发光器件的工作稳定性，并延长其使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明一实施例中一种半导体发光器件封装结构示意图；

图2所示为本发明一实施例中一种半导体发光器件的俯视图；

图3所示为本发明另一实施例中一种半导体发光器件封装结构示意图；

图4所示为本发明又一实施例中一种半导体发光器件封装结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

鉴于现有半导体发光器件封装结构的不足，本案发明人经大量研究和实践后，得以首次提出本发明的设计，并藉此达成了改善半导体发光器件散热、发光等方面性能的提升。

概括的讲，本发明的基于透明基板的半导体发光器件封装结构包括：

透明基板，

安装于所述透明基板的第一面上的一个以上半导体发光芯片（如下简称芯片），

以及，安装在所述透明基板上的主要由导热材料组成的反光机构，所述反光机构包括一个以上一端伸入所述透明基板的凸起部，并且其中至少一凸起部的一端还与相应芯片接近，并且，至少所述凸起部的局部表面还设置反光结构，用以将由所述半导体发光芯片射入所述透明基板的光反射出所述透明基板。

藉此设计既可使入射透明基板的光被充分反射，且还可缩短光线在透明基板内的行程，减少光线在透明基板内的损耗，从而有效提升器件的出光率，同时还可大幅提升器件的散热性能，实现对芯片的降温和保护。

显然的，前述反光机构应采用具有较高导热性能的材料制成，例如导热金属、陶瓷等，尤其优选铜、铝等金属或其合金。

在本发明中，对于前述凸起部的形态并无特殊要求，例如，可以采用柱状、锥状、锥台状、台阶状等等。又及，对于前述凸起部的数量，其可依据实际应用的需求而适当调整。

在本发明中，对于所述反光机构在透明基板上的安装方式，其亦可依据实际应用的需要而设计，例如，在一可行的实施方案之中，可使所述凸起部一端自所述透明基板的第二面伸入所述透明基板，其中所述第二面与第一面相背。

前述的反光结构，可以采用镜面反光结构，亦可以是漫反射结构。

在一些实施案例中，所述凸起部可以为外壁具有反光结构的锥形结构，或者外壁和/或上端面优选具有反光结构的正立或倒立的锥台结构。

其中，所述凸起部可采用阵列的方式密集排布组成漫反射结构，从而将由所述芯片射入所述透明基板的光完全反射出所述透明基板。

进一步的，还可在所述透明基板的第二面设置用以将由所述半导体发光芯片射入所述透明基板的光反射出所述透明基板的反光结构，例如业界已知的各种反光膜层等。

在一较佳实施案例中，还可使其中一个以上凸起部的一端自所述透明基板的第一面穿出，并与相应半导体发光芯片的电极区，特别是N电极区电性接触，即，以所述凸出部取代所述芯片的电极，从而还可简化器件的结构。

其中，所述半导体发光芯片可正装于所述透明基板上。

又及，在本发明中，可以采用业界已知的多种方案将所述凸起部嵌入所述透明基板，例如，可采用诸如机械加工、激光刻蚀、干法或湿法刻蚀等各种适用的物理、化学方法在所述透明基板上形成槽孔，并将金属等高导热材料以直接填充、物理或化学沉积等方式加入所述槽孔而形成所述凸起部。

在本发明中，所述芯片可以是LED芯片等，且不限于此。

其中，所述芯片可以包括透明衬底和形成于透明衬底上的外延层等。

而对于诸如晶圆级LED等器件而言，其中透明衬底可直接作为所述透明基板，因而所述反光机构可直接安装于所述透明衬底上。

在本发明中，所述透明基板的材质至少可选自玻璃、蓝宝石、碳化硅、有机透明体中的任一种，但不限于此，其中，有机透明体包括PC（聚碳酸酯）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）等。

以下结合附图及若干实施例对本发明的技术方案做进一步的解释说明。

参阅图1-2，在本发明的一实施例中所涉及的一种LED器件包括：

透明基板2，

安装于所述透明基板的第一面上的一个以上LED芯片1（如下简称芯片），

以及，安装在所述透明基板上的反光机构3，所述反光机构包括阵列排布的复数个凸起部31，所述凸起部31可以由铜、铝等金属形成，并呈锥台状，其一端插入所述透明基板，并与所述LED芯片接近，并且所述凸起部的外壁和上端面均具有反光结构，当LED芯片发出的光射入透明基板后，将在所述凸起部的外壁和上端面发生反射（光线行经路径如图1中箭头所示），继而从透明基板中射出，从而使该LED器件的出光率提升，同时，因芯片与凸起部之间的距离较短，使芯片产生的热量能被更快的转移，从而还可大幅改善器件的散热性能，

参阅图3，在本发明的另一实施例中亦涉及一种LED器件，其主体结构与前述实施例基本相同，但其中凸起部32呈锥状，且彼此密集排布，形成漫反射结构，其一方面可将由所述LED芯片射入所述透明基板的光反射出所述透明基板（光线行经路径可如图中箭头所示），提高光效，同时还使该器件发出的光更为均匀柔和，另一方面也可以更佳的提升器件的散热性能。

进一步的，前述锥形结构或锥台结构的锥角优选在45°以上，以实现更高的反射效率。

再请参阅图4，在本发明的又一实施例中所涉及的LED器件结构与前述实施例亦相近似，但其中有一个以上凸出部33的顶端从透明基材一端面穿出，并与相应LED芯片的电极区，例如N电极区电性接触，如此可省略部分电极的加工，从而简化器件的结构及加工工艺，降低生产成本。

又及，在所述反光机构中，还可设置一导热基板，所述导热基板可由Cu、Al、Ni等金属制备，且与所述凸出部另一端固定连接，以更好的实现器件所产生热量的转移。优选的，所述导热基板可与所述凸出部一体设置。

最后还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (10)

1.一种基于透明基板的半导体发光器件封装结构，其特征在于包括：

透明基板，

安装于所述透明基板的第一面上的一个以上半导体发光芯片，

以及，安装在所述透明基板上的、主要由导热材料组成的反光机构，所述反光机构包括一个以上凸起部，所述凸起部一端伸入所述透明基板，其中至少一凸起部一端还与相应半导体发光芯片接近，并且至少所述凸起部的局部表面具有用以将由所述半导体发光芯片射入所述透明基板的光反射出所述透明基板的反光结构。

2.根据权利要求1所述基于透明基板的半导体发光器件封装结构，其特征在于所述凸起部一端自所述透明基板的第二面伸入所述透明基板，所述第二面与第一面相背。

3.根据权利要求1所述基于透明基板的半导体发光器件封装结构，其特征在于所述凸起部为锥形结构，且所述锥形结构的外壁具有反光结构；或者，所述凸起部为锥台结构，且所述凸起部的外壁和/或上端面具有反光结构。

4.根据权利要求1所述基于透明基板的半导体发光器件封装结构，其特征在于所述锥形结构或锥台结构的锥角在45°以上。

5.根据权利要求1所述基于透明基板的半导体发光器件封装结构，其特征在于至少一凸起部的一端自所述透明基板的第一面穿出，并与相应半导体发光芯片的电极区电性接触。

6.根据权利要求5所述基于透明基板的半导体发光器件封装结构，其特征在于所述半导体发光芯片正装于所述透明基板上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述基于透明基板的半导体发光器件封装结构，其特征在于所述反光机构包括复数个凸起部，该复数个凸起部密集分布形成漫反射结构。

8.根据权利1-6中任一项所述基于透明基板的半导体发光器件封装结构，其特征在于用以组成所述凸起部的材料至少选自铝、银、Ni、Cr、Cu中的任一种或两种以上的组合。

9.根据权利1-6中任一项所述基于透明基板的半导体发光器件封装结构，其特征在于所述反光机构还包括导热基板，所述凸起部另一端与所述导热基板固定连接。

10.根据权利1-6中任一项所述基于透明基板的半导体发光器件封装结构，其特征在于所述导热基板与所述凸起部一体设置。