CN210443581U

CN210443581U - 半导体发光器件

Info

Publication number: CN210443581U
Application number: CN201921260770.4U
Authority: CN
Inventors: 李刚
Original assignee: Shenzhen Dadao Semiconductor Co ltd
Current assignee: Shenzhen Dadao Semiconductor Co ltd
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2020-05-01
Anticipated expiration: 2029-08-01

Abstract

本实用新型公开了一种半导体发光器件，包括基板、设置在所述基板上的半导体发光芯片组件、设置在所述基板上并包裹在所述半导体发光芯片组件侧面的第一围坝、覆盖在所述半导体发光芯片组件的出光面上的透光层、以及设置在所述透光层和/或第一围坝上的第二围坝；所述半导体发光芯片组件包括至少一个半导体发光芯片；所述半导体发光芯片设有第一焊盘和第二焊盘，所述基板上设有第一焊垫和第二焊垫；所述第一焊盘通过金属导线与所述第一焊垫导电连接，所述第二焊盘与所述第二焊垫导电连接；所述第二围坝远离所述基板的顶部高于所述金属导线。本实用新型的半导体发光器件，可实现小型化、高光效及高可靠性。

Description

半导体发光器件

技术领域

本实用新型涉及半导体发光技术领域，尤其涉及一种半导体发光器件。

背景技术

随着发光效率的提升和制造成本的下降，半导体发光光源已被广泛应用于背光、显示和照明等领域。半导体发光光源包括有LED、COB、模组、灯板、灯条等多种类型。在不久的将来，半导体发光光源有可能替代传统光源成为普通照明的主要光源。

常见的称为SMD的半导体发光光源(半导体发光器件)结构如图1所示，其包括杯形支架11、设置在杯形支架11上的半导体发光芯片12、包裹在半导体发光芯片12出光侧的封装层13、芯片正极14a和芯片负极14b、正极焊盘15a和负极焊盘15b、金属连线16a和16b，以及与外界导电连接用的正极焊垫17a和负极焊垫17b。

由图1所示现有的半导体发光光源结构可知，杯形支架11是预先定制的，具有一定的高度、宽度和长度，无法满足光源小型化的需求。预先定制的尺寸也局限了不同尺寸光源的设计与制造。为了方便放置半导体发光芯片12到杯形支架11中，半导体发光芯片12与杯形支架11的内侧壁必须留出足够的空隙，进一步局限了半导体发光光源的小型化能力，也局限了杯形支架11表面能放置半导体发光芯片12的数量与大小，影响到光源光效与光密度的进一步提升。

另一种常见的称为COB的半导体发光光源结构如图2所示，其包括基板21、设置在基板21上的半导体发光芯片22、设置在半导体发光芯片22外侧四周的围坝28、填充在围坝28内包裹并半导体芯片22出光侧的封装层23、芯片正极24a和芯片负极24b、正极焊盘25a和负极焊盘25b、金属连线26以及与外界导电连接用的正极焊垫27a和负极焊垫27b。半导体发光芯片22的其中一极回流或共晶焊接在焊盘上。

由图2所示现有的半导体发光光源结构可知，为了防止制备围坝28的围坝胶污染半导体发光芯片22，围坝28一般远离半导体发光芯片22的侧面。为确保引线品质，金属连线26必须有一定的弧度，为了确保金属连线6不外露，填空在围坝28内的封装层23需要一定的厚度。半导体发光芯片22与围坝28之间的空隙局限了半导体发光光源的小型化能力，也局限了围坝28内能放置半导体发光芯片22的数量与大小，影响到光源光效与光密度的进一步提升。由于封装层23有一定的厚度，不能做到很薄，严重影响封装层23内荧光材料本身所产生热量的传导，继而会导致封装层23的表面温度高，影响光效，加快衰减。

另一种常见的称为CSP的半导体发光光源结构如图3所示，其包括基板31、设置在基板上的半导体发光芯片32和紧密包裹在半导体发光芯片32外侧四周的绝缘层38、包裹半导体芯片32出光侧的封装层33、芯片正极34a和芯片负极34b、正极焊盘35a和负极焊盘35b、金属连线36以及与外界导电连接用的正极焊垫37a和负极焊垫37b。半导体发光芯片32的其中一极回流或共晶焊接在焊盘上。

为了防止制备绝缘层38的绝缘胶污染半导体发光芯片32，绝缘层38的高度一般与半导体发光芯片32上表面齐平或略低于半导体发光芯片32上表面。为了改善封装层33内荧光材料本身所产生热量的传导能力，封装层33厚度也会做到很薄，导致金属连线36往往外露在封装层33和绝缘层38的上表面，任何猛碰挤压光源上表面都有可能导致金属连线36短路或断路，导致光源失效。

因此，由于上述半导体发光光源结构存在本质的缺陷和不足，无法解决实现半导体发光器件小尺寸、高光效、高可靠所面临的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种实现小型化且可靠性高的半导体发光器件。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种半导体发光器件，包括基板、设置在所述基板上的半导体发光芯片组件、设置在所述基板上并包裹在所述半导体发光芯片组件侧面的第一围坝、覆盖在所述半导体发光芯片组件的出光面上的透光层、以及设置在所述透光层和/或第一围坝上的第二围坝；

所述半导体发光芯片组件包括至少一个半导体发光芯片；所述半导体发光芯片设有第一焊盘和第二焊盘，所述基板上设有第一焊垫和第二焊垫；所述第一焊盘通过金属导线与所述第一焊垫导电连接，所述第二焊盘与所述第二焊垫导电连接；所述第二围坝远离所述基板的顶部高于所述金属导线。

优选地，所述第一围坝包裹部分或全部所述半导体发光芯片组件的侧面；所述透光层还覆盖未被所述第一围坝包裹的所述半导体发光芯片组件的侧面。

优选地，所述透光层还覆盖所述第一围坝远离所述基板的表面；或者，所述透光层还覆盖所述第一围坝远离所述基板的表面、以及所述基板的部分或全部裸露的表面。

优选地，所述透光层或所述第一围坝还填充相邻的两个所述半导体发光芯片之间的空隙。

优选地，所述透光层为硅胶层、树脂层、玻璃釉层、玻璃薄片、陶瓷薄片中的一种或多种组合。

优选地，所述第一焊盘设置在所述半导体发光芯片远离所述基板的出光表面上，所述第二焊盘设置在所述半导体发光芯片朝向所述基板的底面；

所述第二焊垫通过所述导电连接层与所述第二焊盘导电连接。

优选地，所述基板上设有外接第一焊盘和外接第二焊盘；所述第一焊垫与所述外接第一焊盘导电连接，所述第二焊垫与所述外接第二焊盘导电连接。

优选地，所述基板包括相对的第一表面和第二表面，所述半导体发光芯片组件、第一围坝、第一焊垫和第二焊垫均设置在所述第一表面上；所述外接第一焊盘和外接第二焊盘设置在所述第二表面上。

优选地，所述基板还设有导电电路；所述导电电路贯穿所述基板，分别将所述第一焊垫与外接第一焊垫、所述第二焊垫与外接第二焊垫导电连接。

优选地，所述半导体发光器件还包括平坦化层；所述平坦化层设置在所述第二围坝的外侧。

优选地，所述平坦化层覆盖在所述第一围坝、透光层和/或所述基板裸露的表面上。

优选地，所述基板上还设有至少一导热焊盘。

本实用新型的半导体发光器件，具有双层围坝，其中第一围坝包裹在半导体发光芯片组件的侧面，与半导体发光芯片组件之间不留空隙，减小对半导体发光芯片数量及大小的局限，提升半导体发光器件的光效和光密度；第二围坝位于第一围坝的上方，顶部高于金属导线的设置对金属导线起到保护作用，避免金属导线受挤压、碰撞等造成短路或断路，提高半导体发光器件的可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1-图3分别是现有技术的三种半导体发光器件的剖面结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的半导体发光器件的剖面结构示意图；

图5是本实用新型另一实施例的半导体发光器件的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图4所示，本实用新型一实施例的半导体发光器件，包括基板41、设置在基板41上的半导体发光芯片组件、设置在基板41上并包裹在半导体发光芯片组件侧面的第一围坝43、覆盖在半导体发光芯片组件的出光面上的透光层44、以及设置在透光层44和/或第一围坝43上的第二围坝45。

其中，基板41可以是无机绝缘基板，如氧化铝、氮化铝、玻璃及陶瓷等制成的基板。基板41还可以是金属基线路板，包括但不限于覆铜铝基板、覆铜铜基板。当基板41为金属基线路板时，其用于设置焊盘、焊垫等的表面需设置绝缘层，起到绝缘的作用。

基板41包括相对的第一表面和第二表面。本实施例中，半导体发光芯片组件、第一围坝43均设置在基板41的第一表面上。

半导体发光芯片组件包括至少一个半导体发光芯片42。当半导体发光芯片42为多个时，多个半导体发光芯片42间隔布置且可以并联或串联连接。

每一半导体发光芯片42设有第一焊盘42a和第二焊盘42b，两者相绝缘且其中一者为正极焊盘，另一者为负极焊盘。基板41上设有第一焊垫41a和第二焊垫41b，两者相绝缘且其中一者为正极焊垫，另一者为负极焊垫。第一焊盘42a与第一焊垫41a导电连接，第二焊盘42b与第二焊垫41b导电连接。其中，第一焊盘42a通过金属导线46与第一焊垫41a导电连接，第二围坝45远离基板41的顶部高于金属导线46，这样可以保护金属导线46使其不受挤压或碰撞。

如图4中所示，金属导线46为弧形导线，两端分别连接在第一焊盘42a和第一焊垫41a上，第二围坝45远离基板41的顶部高于金属导线46的弧形顶部。金属导线46的部分或全部可以位于第一围坝43和透光层44内，或者位于第一围坝43、透光层44和第二围坝45内。

基板41上还设有用于与外界导电连接的外接第一焊盘47a和外接第二焊盘47b，两者相绝缘且其中一者为外接正极焊盘，另一者为外接负极焊盘。第一焊垫41a与外接第一焊盘47a导电连接，第二焊垫41b与外接第二焊盘47b导电连接，从而将半导体发光芯片42与外界导电连接，实现发光。

如图4所示，本实施例中，基板41的第一焊垫41a和第二焊垫41b的数量分别与半导体发光芯片42的数量一致，实现半导体发光芯片42的并联。第一焊盘42a设置在半导体发光芯片42远离基板41的出光表面上，第二焊盘42b设置在半导体发光芯片42朝向基板41的底面。第一焊垫41a和第二焊垫41b均设置在基板41的第一表面上，半导体发光芯片42位于第二焊垫41b的上方，通过其第二焊盘42b与第二焊垫41b接触导电连接。作为选择，第二焊盘42b与第二焊垫41b之间设有导电连接层49(可以是导电粘结层或者导电焊接层)，从而第二焊盘42b通过导电连接层49与第二焊垫41b通过导电连接。

外接第一焊盘42a和外接第二焊盘42b设置在基板41的第二表面上。为导电连接第一焊垫41a与外接第一焊盘47a、第二焊垫41b与外接第二焊盘47b，基板41还设有导电电路47，导电电路47贯穿基板41，分别将第一焊垫41a与外接第一焊盘47a、第二焊垫41b与外接第二焊盘47b导电连接。对应导电电路47，基板41内设有贯通其第一表面和第二表面的导电通孔供导电电路47通过。

进一步地，基板41上还可以设有至少一导热焊盘(未图示)，起到导热的作用。导热焊盘可以设置在基板41的第一表面、第二表面和侧面中的一处或多处上，且与外接第一焊盘47a、外接第二焊盘47b、导电电路47相绝缘。

第一围坝43包裹半导体发光芯片组件的侧面，即半导体发光芯片42的外侧面，与半导体发光芯片42之间不留空隙，利于基板41上设置更多数量或更大尺寸等的半导体发光芯片42，提高半导体发光器件的光效及光密度。

第一围坝43可以是包裹部分半导体发光芯片组件的侧面或全部半导体发光芯片组件的侧面，第一围坝43可以与半导体发光芯片组件高度平齐或低于半导体发光芯片组件的高度。

第一围坝43可为硅胶、树脂、玻璃釉、油墨、低温玻璃，涂料、白胶、围坝胶等中一种或多种组合。根据需要，第一围坝43还可掺有无机粉末；无机粉末包括微米、亚微米、纳米粒径的玻璃粉、陶瓷粉、金属粉、合金粉、氧化物粉和氮化物粉中的一种或多种。

透光层44覆盖在半导体发光芯片组件的出光面上，其可以是单层结构或者多层结构。透光层44可为硅胶层、树脂层、玻璃釉层、玻璃薄片、陶瓷薄片中的一种或多种组合。根据需要，透光层44的部分或全部还可掺有荧光粉和/或量子点中的一种或多种；其中，荧光粉为YAG荧光粉、氧化物荧光粉、氮化物荧光粉、氟化物荧光粉、铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮氧化物荧光粉中的一种或多种组合；量子点为硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点和砷化铟量子点中的一种或多种组合。

对于第一围坝43包裹部分半导体发光芯片组件的侧面，半导体发光芯片组件的未被第一围坝43包裹的其余侧面可被透光层44覆盖。

在半导体发光芯片组件的出光面上，透光层44还可以延伸覆盖第一围坝43远离基板41的表面，进一步还可以覆盖基板41的部分或全部裸露的表面。

另外，在半导体发光芯片组件的出光面上，当半导体发光芯片组件包括多个间隔分布的半导体发光芯片42时，透光层44或第一围坝43还可以填充相邻的两个半导体发光芯片42之间的空隙，避免产生空洞。

第二围坝45设置在透光层44和/或第一围坝43上，增加了半导体发光器件的整体高度。该第二围坝45还可以延伸设置到基板41的裸露表面上。

第二围坝45可为硅胶、树脂、玻璃釉、油墨、低温玻璃，涂料、白胶、围坝胶等中一种或多种组合。根据需要，第二围坝45还可掺有无机粉末；无机粉末包括微米、亚微米、纳米粒径的玻璃粉、陶瓷粉、金属粉、合金粉、氧化物粉和氮化物粉中的一种或多种。

本实施例中，如图4中所示，第二围坝45设置在透光层44的表面上，其高度使得在透光层44上形成有凹槽，处于透光层44内的金属导线46得到了保护。透光层44的厚度可以按需要控制到最佳，而无需担心因为金属导线46的裸露或接近透光层44表面而影响光源的可靠性。

进一步地，本实用新型的半导体发光器件还包括平坦化层48。平坦化层48设置在第二围坝45的外侧。

平坦化层48还可覆盖在第一围坝43、透光层44和/或基板41裸露的表面上。在第一围坝43上，平坦化层48可覆盖其远离基板41的部分或全部表面上；在透光层44上，平坦化层48可以覆盖透光层44的部分或全部表面；在基板41上，平坦化层48可以覆盖基板41裸露的部分或全部表面。

平坦化层48可为硅胶、树脂、玻璃釉、油墨、低温玻璃、涂料、白胶、围坝胶中的一种或多种组合制成。进一步，平坦化层48还可掺有无机粉末；无机粉末包括微米、亚微米、纳米粒径的玻璃粉、陶瓷粉、金属粉、合金粉、氧化物粉和氮化物粉中的一种或多种。

如图5所示，本实用新型另一实施例的半导体发光器件，包括基板51、设置在基板51上的半导体发光芯片组件、设置在基板51上并包裹在半导体发光芯片组件侧面的第一围坝53、覆盖在半导体发光芯片组件的出光面上的透光层54、以及设置在透光层54和/或第一围坝53上的第二围坝55。

半导体发光器件还包括平坦化层58。平坦化层58设置在第二围坝55的外侧。

第一围坝53、透光层54、第二围坝55及平坦化层58的具体设置均可参考上述图4所示实施例，在此不再赘述。

其中，半导体发光芯片组件包括至少一个半导体发光芯片52。当半导体发光芯片52为多个时，多个半导体发光芯片52间隔布置。每一半导体发光芯片52设有第一焊盘52a和第二焊盘52b，两者相绝缘且其中一者为正极焊盘，另一者为负极焊盘。基板51上设有第一焊垫51a和第二焊垫51b，两者相绝缘且其中一者为正极焊垫，另一者为负极焊垫。

本实施例中，半导体发光芯片组件的多个半导体发光芯片52串联连接。具体地，基板51上设有一个第一焊垫51a以及与半导体发光芯片52数量一致的第二焊垫51b。第一焊盘52a设置在半导体发光芯片52远离基板51的出光表面上，第二焊盘52b设置在半导体发光芯片52朝向基板51的底面。第一焊垫51a和第二焊垫51b均设置在基板51的第一表面上，且每一个半导体发光芯片52均位于对应的第二焊垫51b的上方，其第二焊盘52b通过导电连接层59与第二焊垫51b导电连接。

半导体发光芯片组件中，一半导体发光芯片52的第一焊盘52a通过一金属导线56与基板51上的第一焊垫51a连接，后一个半导体发光芯片52的第一焊盘52a通过另一金属导线56连接前一个半导体发光芯片52下方的第二焊垫51b，以此将多个半导体发光芯片52串联。

基板51上还设有用于与外界导电连接的外接第一焊盘57a和外接第二焊盘57b，两者相绝缘且其中一者为外接正极焊盘，另一者为外接负极焊盘。本实施例中，外接第一焊盘57a和外接第二焊盘57b均为一个，分别设置在基板51的第二表面上。第一焊垫51a通过贯穿基板51的导电电路571与外接第一焊盘57a导电连接，半导体发光芯片组件连接的最后端的一半导体发光芯片52对应的第二焊垫51b通过贯穿基板51的导电电路572与外接第二焊盘47b导电连接，从而将串联的半导体发光芯片52与外界导电连接，实现发光。

基板51上还可以设有至少一导热焊盘510，起到导热的作用。导热焊盘510可以设置在基板51的第一表面、第二表面和侧面中的一处或多处上，且与外接第一焊盘57a、外接第二焊盘57b、导电电路571、572相绝缘。

参考图4、5，本实用新型的半导体发光器件制造过程如下：

在基板41(51)上制备第一焊垫41a(51a)、第二焊垫41b(51b)、外接第一焊盘47a(57a)、外接第二焊盘47b(57b)、导电电路47(571、572)及导热焊盘等；

将半导体发光芯片42(52)设置在基板41(51)上，半导体发光芯片42(52)通过导电胶粘接、回流焊接、共晶焊接、超声焊线中的一种或多种组合的方式，实现半导体发光芯片42(51)间的彼此串并和导电连接；

在基板41(51)上制备第一围坝43，使其包裹半导体发光芯片42的外侧面；

在基板41(51)上制备透光层44(54)，使其包裹半导体发光芯片42(52)的出光表面和未被第一围坝43(53)包裹的半导体发光芯片42(52)的侧面，也可以覆盖第一围坝43(53)远离基板41(51)的部分或全部表面和/或部分或全部裸露的基板41(51)表面；

在基板41(51)上制备第二围坝45(55)，第二围坝45(55)设置在第一围坝43(53)表面、和/或透光层44(54)表面、和/或基板41(51)的裸露表面，制得半导体发光器件。

本实用新型的半导体发光器件制造方法流程短、工艺简单、制造成本低，适用于大批量大面积产业化生产。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种半导体发光器件，其特征在于，包括基板、设置在所述基板上的半导体发光芯片组件、设置在所述基板上并包裹在所述半导体发光芯片组件侧面的第一围坝、覆盖在所述半导体发光芯片组件的出光面上的透光层、以及设置在所述透光层和/或第一围坝上的第二围坝；

2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第一围坝包裹部分或全部所述半导体发光芯片组件的侧面；所述透光层还覆盖未被所述第一围坝包裹的所述半导体发光芯片组件的侧面。

3.根据权利要求2所述的半导体发光器件，其特征在于，所述透光层还覆盖所述第一围坝远离所述基板的表面；或者，所述透光层还覆盖所述第一围坝远离所述基板的表面、以及所述基板的部分或全部裸露的表面。

4.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述透光层或所述第一围坝还填充相邻的两个所述半导体发光芯片之间的空隙。

5.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述透光层为硅胶层、树脂层、玻璃釉层、玻璃薄片、陶瓷薄片中的一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述第一焊盘设置在所述半导体发光芯片远离所述基板的出光表面上，所述第二焊盘设置在所述半导体发光芯片朝向所述基板的底面；

所述第二焊垫通过导电连接层与所述第二焊盘导电连接。

7.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述基板上设有外接第一焊盘和外接第二焊盘；所述第一焊垫与所述外接第一焊盘导电连接，所述第二焊垫与所述外接第二焊盘导电连接。

8.根据权利要求7所述的半导体发光器件，其特征在于，所述基板包括相对的第一表面和第二表面，所述半导体发光芯片组件、第一围坝、第一焊垫和第二焊垫均设置在所述第一表面上；所述外接第一焊盘和外接第二焊盘设置在所述第二表面上。

9.根据权利要求8所述的半导体发光器件，其特征在于，所述基板还设有导电电路；所述导电电路贯穿所述基板，分别将所述第一焊垫与外接第一焊垫、所述第二焊垫与外接第二焊垫导电连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的半导体发光器件，其特征在于，所述半导体发光器件还包括平坦化层；所述平坦化层设置在所述第二围坝的外侧。

11.根据权利要求10所述的半导体发光器件，其特征在于，所述平坦化层覆盖在所述第一围坝、透光层和/或所述基板裸露的表面上。

12.根据权利要求1-9任一项所述的半导体发光器件，其特征在于，所述基板上还设有至少一导热焊盘。