CN201562692U - 粗化表面的led贴片式封装 - Google Patents

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Abstract

本实用新型揭示的带有粗化表面的半导体发光二极管封装具有如下结构：(1)封装支架：包括金属支架和带有凹槽(碗杯)的塑封部件。其中，金属支架包括多片金属部件，多片金属部件包括电极引脚，塑封部件把金属支架的多片金属部件固定在预定的位置从而形成封装支架。(2)至少一个半导体发光二极管，键合在凹槽底部的至少一个金属支架上。(3)覆盖物：包括，透明物质或者是混有荧光粉的透明物质，填充在凹槽中并覆盖半导体发光二极管；覆盖物有单层或多层结构，每层的材料不同。覆盖物的表面具有粗化结构，粗化结构包括：从覆盖物的表面向上突起(或向下凹进去)的金字塔阵列结构、圆锥阵列结构、圆柱阵列结构、部分球体阵列结构、多面体锥型阵列结构、不规则尖型阵列结构。本实用新型能达到的各项效果如下：(1)光取出效率提高；(2)减少光在覆盖物内所产生的热量；(3)成本较低，工艺步骤简单，良品率上升。

Description

粗化表面的LED贴片式封装
技术领域
本发明揭示带有粗化表面的半导体发光二极管(LED)贴片式封装，属于半导体光电子技术领域。
背景技术
半导体发光二极管贴片式封装包括带有近乎半球体的透镜的封装和不带有透镜的封装。其中，不带有透镜的贴片式封装中的半导体发光二极管被透明物质或混有荧光粉的透明物质覆盖(为了方便，下面把透明物质和混有荧光粉的透明物质统称为覆盖物)，覆盖物的表面是平面。由于覆盖物的折射系数大于1，因此，半导体发光二极管发出的光的一部分会在覆盖物的表面和空气之间的界面处产生全内反射。虽然带有透镜的LED贴片式封装的光取出效率较高，但是成本也较高，工艺步骤增加，良品率下降。
因此，需要对无透镜的半导体发光二极管贴片式封装的覆盖物的表面进行粗化，避免上面提到的全内反射问题，提高光取出效率，降低成本，提高良品率。
发明内容
本发明揭示的带有粗化表面的LED贴片式封装的一个具体实施例有如下结构：
(1)一个封装支架：所述的封装支架包括金属支架和带有凹槽(碗杯)的塑封部件；其中，金属支架包括多片金属部件，多片金属部件包括电极引脚，塑封部件把金属支架的多片金属部件固定在预定的位置从而形成封装支架。
(2)至少一个半导体发光二极管(可以是多个半导体发光二极管)：所述的半导体发光二极管键合在凹槽底部的至少一片金属部件上；对于有多个半导体发光二极管的封装，所述的半导体发光二极管分别键合在凹槽底部的多片金属部件上；多个半导体发光二极管可以是串联后与电极引脚相连接，可以是以并联方式与电极引脚相连接，可以是以串联和并联组合的方式与电极引脚相连接，也可以是互相独立的与电极引脚相连接；半导体发光二极管可以通过打金线与电极引脚相连接(为了简化画图，图中未展示金线)，也可以不通过打金线与电极引脚相连接，电极引脚与外界电源相连接。
(3)覆盖物：所述的覆盖物具有单层或多层结构；覆盖物的每一层的材料是从一组材料中选出，该组材料包括：透明物质和混有荧光粉的透明物质。为了方便，把透明物质和混有荧光粉的透明物质统称为覆盖物。覆盖物填充在凹槽中，并覆盖半导体发光二极管。透明物质包括硅胶(silicone)、树脂(epoxy)、氧化硅(SiO2)、氮化硅、玻璃上硅(SOG)、聚酰亚胺(polyimide)、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)、丙烯酸(acrylic)，等。覆盖物的每一层的材料可以相同，也可以不同(一种透明物质和混有荧光粉的同一种透明物质被定义为不同材料)。
(4)覆盖物的表面具有粗化结构，粗化结构包括：从覆盖物的表面向上突起的金字塔阵列结构、圆锥阵列结构、圆柱阵列结构、部分球体阵列结构、多面体锥型阵列结构、不规则尖型阵列结构，从覆盖物的表面向下凹进去的金字塔阵列结构、圆锥阵列结构、圆柱阵列结构、部分球体阵列结构、多面体锥型阵列结构、不规则尖型阵列结构。粗化结构的顶部(或底部)也可以不是尖的，可以是圆弧面，也可以是平面。
另一个实施例如下：覆盖物具有二层结构：第一层是混有荧光粉的硅胶，覆盖LED芯片并覆盖部分或全部的凹槽底部；第二层是表面具有粗化结构的透明物质(例如，从硅胶、树脂、氧化硅，氮化硅，玻璃上硅、聚酰亚胺、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸中选出)，覆盖在第一层混有荧光粉的硅胶上。对于打金线的芯片，第一层覆盖物已经把金线覆盖。如果是向上凸起的粗化结构，则粗化结构形成在第二层的透明物质上；如果是向下凹进去的粗化结构，则粗化结构形成在第二层的透明物质中。
另一个实施例如下(为了简化，没有画图显示该实施例)：覆盖物具有三层结构：第一层是硅胶，覆盖LED芯片并覆盖部分或全部的凹槽底部；第二层是混有荧光粉的硅胶，覆盖在第一层硅胶上；第三层是表面具有粗化结构的透明物质(例如，从硅胶、树脂、氧化硅，氮化硅，玻璃上硅、聚酰亚胺、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸中选出)，覆盖在第二层混有荧光粉的硅胶上。对于打金线的芯片，第一层覆盖物或第一和第二层覆盖物已经把金线覆盖。如果是向上凸起的粗化结构，则粗化结构形成在第二层的透明物质上；如果是向下凹进去的粗化结构，则粗化结构形成在第二层的透明物质中。
本发明揭示带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装，本发明的目的和能达到的各项效果如下。
(1)本发明揭示的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装，光取出效率提高。
(2)本发明揭示的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装，减少由于光在覆盖物内被吸收所产生的热量。
(3)本发明揭示的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装，由于不带有透镜，因此成本也较低，工艺步骤简单(进一步降低成本)，良品率上升。
本发明和它的特征及效益将在下面的详细描述中更好的展示。
附图说明
图1a展示本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装的一个实施例的顶视图。
图1b-1e展示本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装的几个实施例的截面图。
具体实施方式
虽然本发明的具体化实施例将会在下面被描述，但下列各项描述只是说明本发明的原理，而不是局限本发明于下列各项描述。
注意，下列各项应用于本发明的所有具体实施例：
(1)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装提高出光效率。
(2)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装产生较少的热量。
(3)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装降低生产成本，提高良品率。
(4)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装的覆盖物的表面粗化结构是从一组粗化结构选出，该组粗化结构包括，但不限于：(1)从覆盖物的表面向上突起的金字塔阵列结构；(2)从覆盖物的表面向上突起的圆锥阵列结构；(3)从覆盖物的表面向上突起的圆柱阵列结构；
(4)从覆盖物的表面向上突起的部分球体阵列结构；(5)从覆盖物的表面向上突起的多面体锥型阵列结构；(6)从覆盖物的表面向上突起的不规则尖型阵列结构；(7)从覆盖物的表面向下凹进去的金字塔阵列结构；(8)从覆盖物的表面向下凹进去的圆锥阵列结构；(9)从覆盖物的表面向下凹进去的圆柱阵列结构；(10)从覆盖物的表面向下凹进去的部分球体阵列结构；(11)从覆盖物的表面向下凹进去的多面体锥型阵列结构；(12)从覆盖物的表面向下凹进去的不规则尖型阵列结构。
(5)粗化结构的顶部(或底部)也可以不是尖的，可以是圆弧面，也可以是平面。
(6)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装的覆盖物具有单层或多层结构；覆盖物的每一层的材料是从一组材料中选出，该组材料包括：透明物质和混有荧光粉的透明物质；覆盖物的不同层的材料可以相同，也可以不同(一种透明物质和混有荧光粉的同一种透明物质被定义为不同材料)；其中，透明物质是从一组材料中选出，该组材料包括，但不限于：硅胶(silicone)、树脂(epoxy)、氧化硅、氮化硅、玻璃上硅(SOG)、聚酰亚胺(polyimide)、玻璃、、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、丙烯酸(acrylic)，等。
(7)对于具有多层结构的覆盖物，覆盖物的表面的一层具有粗化结构；粗化结构可以先在覆盖物的表面的一层上形成，然后，再把覆盖物的表面的一层覆盖在下面的一层覆盖物上。也可以在把覆盖物的表面的一层覆盖在下面的一层覆盖物上之后，再在覆盖物的表面的一层上形成粗化结构。如果是向上凸起的粗化结构，则形成在覆盖物的表面的一层的透明物质上；如果是向下凹进去的粗化结构，则形成在覆盖物的表面的一层的透明物质中。
(8)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装的封装支架是从一组封装支架中选出，该组封装支架包括，但不限于：正发光(top view)贴片式封装支架和侧发光(side view)封装支架。正发光贴片式封装支架是在进行封装工艺后的产品为正发光贴片式封装(top view SMDpackage)的支架，侧发光贴片式封装支架是在进行封装工艺后的产品为侧发光封装(side view package)的支架。
(9)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装可以是任何不带透镜的LED贴片式封装。
(10)从半导体发光二极管的结构来划分，本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装中采用的半导体发光二极管是从一组半导体发光二极管中选出，该组半导体发光二极管的结构包括，但不限于：正装半导体发光二极管(lateral chip)、垂直结构半导体发光二极管(verticalchip)(或被称为上下电极结构半导体发光二极管、单电极结构半导体发光二极管、Thin GaN、Thin film，等)、倒装结构半导体发光二极管(flipchip)、3维垂直结构半导体发光二极管(3D vertical chip)(还包括Thin film flip chip)。
(11)从驱动电流来划分，本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装中采用的半导体发光二极管是从一组半导体发光二极管中选出，该组半导体发光二极管的结构包括：直流电驱动半导体发光二极管(DCdriving LED chip)，交流电驱动半导体发光二极管(AC driving LED chip)。
(12)从半导体发光二极管的成分来划分，本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装中采用的半导体发光二极管是从一组半导体发光二极管中选出，该组半导体发光二极管包括，GaN基半导体发光二极管、GaP基半导体发光二极管、GaNP基半导体发光二极管。
(13)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装中，至少有一个半导体发光二极管，也可以有多个半导体发光二极管。
(14)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装中，半导体发光二极管可以通过打金线与电极引脚相连接(为了简化画图，图中未展示金线)，也可以不通过打金线与电极引脚相连接，电极引脚与外界电源相连接。对于有多个半导体发光二极管的封装，多个半导体发光二极管可以是串联后与电极引脚相连接，可以是以并联方式与电极引脚相连接，可以是串联和并联组合的方式与电极引脚相连接，也可以是互相独立的与电极引脚相连接。
(15)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装中，金属支架包括多片金属部件，多片金属部件包括至少两个电极引脚，半导体发光二极管既可以不键合在电极引脚上，但也可以键合在电极引脚上(例如，在一种贴片式封装中，半导体发光二极管键合在一个电极引脚上)。
(16)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装中，虽然图1a中画出14a、14b和14c共3片金属部件为键合LED芯片，14d、14e和14f共3片金属部件为给LED芯片打金线从而与外界电源相连接，本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装也包括其它数量的为键合LED芯片的金属部件(例如，一片、二片、四片、多片金属片)和其它数量的为LED芯片打金线的金属部件(例如，一片、二片、四片、多片金属片)。另一方面，即使图1a中画出14a、14b和14c共3片金属部件，可以只键合一个LED芯片，也可以键合多个LED芯片。
(17)本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装中，LED芯片可以是打金线的芯片，也可以是不打金线的芯片。为了简化，即使对于打金线的芯片，图中也没有画出把LED芯片和电极引脚电连接的金线。
图1a展示本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装的一个具体实施例的顶视图。半导体发光二极管贴片式封装1a包括：封装支架，封装支架包括金属支架14和带有凹槽的塑封部件11，其中，金属支架14包括多片金属部件(14a到14f)，多片金属部件包括电极引脚，塑封部件11把金属支架14的多片金属部件固定在预定的位置从而形成封装支架。至少一个半导体发光二极管13键合在金属支架14的至少一片金属部件(例如，14b)上。金属部件14a、14b和14c上都可以键合至少一个半导体发光二极管13。覆盖物填充在凹槽中并覆盖在半导体发光二极管13上。
图1b展示图1a的半导体发光二极管贴片式封装1a的一个具体实施例的截面图。至少一个半导体发光二极管13键合在金属支架14的至少一片金属部件(例如，14b)上。第一层覆盖物12a填充在凹槽中并覆盖在半导体发光二极管13上。第二层覆盖物12b的表面带有向上突起的粗化结构15，粗化结构15是从一组粗化结构中选出，该组粗化结构包括：(1)金字塔阵列结构；(2)圆锥阵列结构；(3)部分球体阵列结构；(4)多面体锥型阵列结构；(5)不规则尖型阵列结构。粗化结构的顶部也可以不是尖的，可以是圆弧面，也可以是平面。
图1c展示图1a的半导体发光二极管贴片式封装1a的另一个具体实施例的截面图。图1c展示的半导体发光二极管贴片式封装1c与图1b展示的半导体发光二极管贴片式封装1b相近，不同之处在于：第二层覆盖物12b的表面带有向下凹进去的粗化结构16，粗化结构16形成在第二层覆盖物12b中。粗化结构16是从一组粗化结构中选出，该组粗化结构包括：(1)金字塔阵列结构；(2)圆锥阵列结构；(3)部分球体阵列结构；(4)多面体锥型阵列结构；(5)不规则尖型阵列结构。粗化结构的底部也可以不是尖的，可以是圆弧面，也可以是平面。
图1d展示图1a的半导体发光二极管贴片式封装1a的另一个具体实施例的截面图。图1d展示的半导体发光二极管贴片式封装1d与图1b展示的半导体发光二极管贴片式封装1b相近，不同之处在于：第二层覆盖物12b的表面带有向上凸起的粗化结构17，粗化结构17形成在第二层覆盖物12b上。粗化结构17是圆柱阵列结构。
图1e展示图1a的半导体发光二极管贴片式封装1a的另一个具体实施例的截面图。图1e展示的半导体发光二极管贴片式封装1e与图1d展示的半导体发光二极管贴片式封装1d相近，不同之处在于：第二层覆盖物12b的表面带有向下凹进去的粗化结构18，粗化结构18形成在第二层覆盖物12b中。粗化结构18是圆柱阵列结构。
虽然图1a、1b、1c、1d、1e展示的本发明的带有粗化表面的半导体发光二极管贴片式封装的覆盖物具有两层结构，但是，覆盖物也可以具有单层结构，或具有多于两层的结构。
覆盖物具有三层结构的一个实施例如下(为了简化，没有画图)：覆盖物具有三层结构：第一层是硅胶，覆盖凹槽底部和芯片；第二层是混有荧光粉的硅胶，覆盖在第一层硅胶上；第三层是一种透明物质(例如，从树脂、氧化硅、氮化硅、玻璃上硅、聚酰亚胺中、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸中选出)，覆盖在第二层混有荧光粉的硅胶上。对于打金线的芯片，第一和第二层覆盖物已经把金线覆盖(为了简化，没有画金线)。第三层覆盖物上的粗化结构可以在覆盖在第二层上之前形成，也可以在覆盖在第二层上之后形成。向上凸起粗化结构形成在第三层的透明物质上，向下凹进去的粗化结构形成在第三层的透明物质中。
上面的具体的描述并不限制本发明的范围，而只是提供一些本发明的具体化的例证。因此本发明的涵盖范围应该由权力要求和它们的合法等同物决定，而不是由上述具体化的详细描述和具体实施例决定。

Claims (7)

1.一种半导体发光二极管封装，其组成部分包括，封装支架、至少一个半导体发光二极管、覆盖物；其中，所述的封装支架包括金属支架和带有凹槽的塑封部件，其中，所述的金属支架包括多片金属部件，所述的多片金属部件包括电极引脚；所述的塑封部件把所述的多片金属部件固定在预定的位置从而形成所述的封装支架；所述的半导体发光二极管键合在所述的凹槽的底部的至少一片金属部件上；所述的覆盖物填充在所述的凹槽中并覆盖所述的半导体发光二极管；其特征在于，所述的覆盖物具有至少一层结构；所述的覆盖物的表面带有粗化结构。
2.根据权利要求1所述的带有粗化表面的半导体发光二极管封装，其特征在于，所述的覆盖物的表面的粗化结构是从一组粗化结构中选出，该组粗化结构包括：1.从覆盖物的表面向上突起的金字塔阵列结构；2.从覆盖物的表面向上突起的圆锥阵列结构；3.从覆盖物的表面向上突起的圆柱阵列结构；4.从覆盖物的表面向上突起的部分球体阵列结构；5.从覆盖物的表面向上突起的多面体锥型阵列结构；6.从覆盖物的表面向上突起的不规则尖型阵列结构；7.从覆盖物的表面向下凹进去的金字塔阵列结构；8.从覆盖物的表面向下凹进去的圆锥阵列结构；9.从覆盖物的表面向下凹进去的圆柱阵列结构；10.从覆盖物的表面向下凹进去的部分球体阵列结构；11.从覆盖物的表面向下凹进去的多面体锥型阵列结构；12.从覆盖物的表面向下凹进去的不规则尖型阵列结构。
3.根据权利要求1所述的带有粗化表面的半导体发光二极管封装，其特征在于，所述的封装支架是从一组封装支架中选出，该组封装支架包括：正发光贴片式封装支架、侧发光封装支架。
4.根据权利要求1所述的带有粗化表面的半导体发光二极管封装，其特征在于，所述的半导体发光二极管的结构是从一组结构中选出，该组半导体发光二极管的结构包括：正装结构、垂直结构、倒装结构、3维垂直结构。
5.根据权利要求1所述的带有粗化表面的半导体发光二极管封装，其特征在于，所述半导体发光二极管是从一组半导体发光二极管中选出，该组半导体发光二极管包括：直流电驱动半导体发光二极管，交流电驱动半导体发光二极管。
6.根据权利要求1所述的带有粗化表面的半导体发光二极管封装，其特征在于，所述半导体发光二极管是从一组半导体发光二极管中选出，该组半导体发光二极管包括，GaN基半导体发光二极管、GaP基半导体发光二极管、GaNP基半导体发光二极管。
7.根据权利要求1所述的带有粗化表面的半导体发光二极管封装，其特征在于，对于有多个半导体发光二极管的封装，多个半导体发光二极管是以串联方式与电极引脚相连接，或是以并联方式与电极引脚相连接，或是以串联和并联组合的方式与电极引脚相连接，或是以互相独立的方式与电极引脚相连接；电极引脚与外界电源相连接。
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