CN211320093U - 半导体发光芯片封装结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种半导体发光芯片封装结构及电子设备。该封装结构，包括：基板以及设置在基板上的第一载片台和反射镜；第一载片台上设置有半导体发光芯片；半导体发光芯片通过第一焊料层固定于第一载片台的第一承载面；半导体发光芯片，具有一出光端面以及与出光端面相对的第二端面；当半导体发光芯片通过第一焊料层固定于第一承载面时，第一承载面具有超出出光端面的第一边沿以及超出第二端面的第二边沿，出光端面与第一边沿形成的第一间隔小于第二端面与第二边沿形成的第二间隔；反射镜，具有至少一反射面，反射面靠近出光端面。本实用新型实施例提供的技术方案能够引导并容纳溢出的多余焊料，避免焊料溢出载片台。

Description

半导体发光芯片封装结构及电子设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体发光芯片封装结构及电子设备。

背景技术

目前，半导体生产流程由晶圆制造、晶圆测试、芯片封装和封装后测试等过程组成。

在芯片封装过程中，将需要的芯片焊接到基板上，得到半导体封装结构。然后，再将测试合格的半导体封装结构应用到各种各样的电子设备中。

实用新型内容

本实用新型提供一种半导体发光芯片封装结构及电子设备，以引导并容纳熔融焊料在半导体发光芯片的挤压下溢出的多余部分，从而避免熔融焊料溢出载片台的问题。

于是，在本实用新型的一个实施例中，提供了一种半导体发光芯片封装结构。该半导体发光芯片封装结构，包括：

基板以及设置在所述基板上的第一载片台和反射镜；

所述第一载片台上设置有半导体发光芯片；

所述半导体发光芯片通过第一焊料层固定于所述第一载片台的第一承载面；

所述半导体发光芯片，具有一出光端面以及与所述出光端面相对的第二端面；所述第一承载面具有超出所述出光端面的第一边沿以及超出所述第二端面的第二边沿，所述出光端面与所述第一边沿形成的第一间隔小于所述第二端面与所述第二边沿形成的第二间隔；所述第二间隔与所述第一间隔的差值为10～100微米；

所述反射镜，具有至少一反射面，所述反射面靠近所述出光端面。

在本实用新型的又一个实施例中，提供了一种电子设备。该设备包括上述所述的半导体发光芯片封装结构。

在本实用新型的一个实施例中，提供了一种半导体发光芯片封装结构。该半导体发光芯片封装结构，包括：

基板以及设置在所述基板上的第一载片台和反射镜；

所述第一载片台上设置有半导体发光芯片；

所述半导体发光芯片通过第一焊料层固定于所述第一载片台的第一承载面；所述第一承载面具有相对的第一边沿和第二边沿；

所述半导体发光芯片，具有一出光端面以及与所述出光端面相对的第二端面；所述第二边沿超出所述第二端面、且与所述第二端面之间形成第二间隔，所述出光端面超出所述第一边沿或与所述第一边沿齐平；所述第二间隔为10～100微米；

所述反射镜，具有至少一反射面，所述反射面靠近所述出光端面。

在本实用新型的又一个实施例中，提供了一种电子设备。该设备包括上述所述的半导体发光芯片封装结构。

在本实用新型的一个实施例中，提供了一种半导体芯片封装结构。该半导体芯片封装结构，包括：

基板以及设置在所述基板上的第一载片台；

所述第一载片台上设置有半导体芯片；

所述半导体芯片通过第一焊料层固定于所述第一载片台的第一承载面；

所述半导体芯片，具有第一端面以及与所述第一端面相对的第二端面；所述第一承载面具有超出所述第一端面的第一边沿以及超出所述第二端面的第二边沿，所述第一端面与所述第一边沿形成的第一间隔小于所述第二端面与所述第二边沿形成的第二间隔；所述第二间隔与所述第一间隔的差值为10～100微米。

在本实用新型的又一个实施例中，提供了一种电子设备。该设备包括上述所述的半导体芯片封装结构。

在本实用新型的一个实施例中，提供了一种半导体芯片封装结构。该半导体芯片封装结构，包括：

基板以及设置在所述基板上的第一载片台；

所述第一载片台上设置有半导体芯片；

所述半导体芯片通过第一焊料层固定于所述第一载片台的第一承载面；所述第一承载面具有相对的第一边沿和第二边沿；

所述半导体芯片，具有第一端面以及与所述第一端面相对的第二端面；所述第二边沿超出所述第二端面、且与所述第二端面之间形成第二间隔，所述第一端面超出所述第一边沿或与所述第一边沿齐平；所述第二间隔为 10～100微米。

在本实用新型的又一个实施例中，提供了一种电子设备。该设备包括上述所述的半导体芯片封装结构。

本实用新型实施例提供的技术方案中，当半导体发光芯片通过焊料固定于第一载片台的第一承载面时，第一承载面的第二边沿与半导体发光芯片的第二端面之间形成的第二间隔，大于第一承载面的第一边沿与半导体发光芯片的发光端面之间形成的第一间隔。这样一来，使得第一承载面位于第二间隔处的区域能够在焊接半导体发光芯片时，引导并容纳熔融焊料在半导体发光芯片的挤压下溢出的多余部分，从而避免熔融焊料溢出载片台。

本实用新型实施例提供的技术方案中，当半导体发光芯片通过焊料固定于第一载片台的第一承载面时，无需在第一承载面的第一边沿侧预留第一间隔，这样就可在第一承载面的第二边沿侧预留出较大的第二间隔，使得第一承载面位于第二间隔处的区域能够在焊接半导体发光芯片时，引导并容纳熔融焊料在半导体发光芯片的挤压下溢出的多余部分，从而避免熔融焊料溢出载片台。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为现有的半导体封装结构的后视图；

图2为现有的半导体封装结构的俯视图；

图3为现有的半导体封装结构的左视图；

图4为现有的存在焊料溢出情况的半导体封装结构的俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的第一种半导体封装结构的俯视图；

图6为本实用新型实施例提供的第一种半导体封装结构的左视图；

图7为本实用新型实施例提供的焊接时的第一结构状态图；

图8为本实用新型实施例提供的存在焊料堆积的第一种半导体封装结构的左视图；

图9为本实用新型实施例提供的存在焊料堆积的第一种半导体封装结构的俯视图；

图10为本实用新型实施例提供的第二种半导体封装结构的俯视图；

图11为本实用新型实施例提供的第三种半导体封装结构的俯视图；

图12为本实用新型实施例提供的第一种半导体封装结构的后视图；

图13为本实用新型实施例提供的第四种半导体封装结构的左视图；

图14为本实用新型实施例提供的第五种半导体封装结构的左视图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

为了便于理解本实用新型的技术方案和技术效果，下面将结合现有技术中的激光雷达进行简要说明：

激光雷达是对外界的感知系统，可以获知外界的立体三维信息，其原理为主动对外发射激光脉冲信号，探测到反射的回波信号，根据发射—接收之间的时间差，判断被测物体的距离；结合光脉冲的发射方向信息，便可重建获知物体的三维深度信息。

如何在特定的时间内实现对视场中尽可能多的方位进行测量是激光雷达的一个技术难点。一种解决方法是使用多线光源，对多个方向进行探测能够有效地增大探测的方位，从而获取空间分辨率更高的环境数据。

在多线激光传感器中，人们期望不同通道的发射端芯片能够分时发光，这样能够减少总的辐射峰值功率，满足激光安全规范，避免对人眼造成危害。另外，分时发光也有助于减少不同通道之间的相互干扰，提高系统的性能。半导体激光二极管由于其便于量产，成本低廉等而在激光雷达中得到了广泛的应用。由于激光二极管辐射的光发散角通常很大，通常需要用透镜进行准直，这需要精细的调节激光二极管和透镜的相对位置。

在多线激光传感器封装时，期望不同通道的发射端芯片之间的间距尽可能小，从而获得更小传感器间距，这样不仅可提高集成度，还可减小一定时间段内的探测盲区，获得更高的分辨率。但是，芯片与芯片间的间距越小，芯片焊接到基板上时越容易发生焊料桥连短路的问题。为避免该问题，现有技术通常是将芯片与芯片间的间隙设计地大于或等于150um，这样会导致芯片与芯片间距较大，不仅导致集成度较低，还会导致激光传感器的探测盲区较大。

图1和图2示出现有技术中常用的半导体发光芯片封装结构。其中，半导体发光芯片通常为发光二极管芯片，发光二极管芯片的顶面(Top面)为P极，其底面(Bottom面)为N极。由于外部驱动采用N极驱动，所有发光二极管芯片的N极需分开，发光二极管芯片的N极桥连短路会导致多线激光芯片阵列中的激光源同时发光。激光源同时发光，不仅不同线之间会有干扰，同时出射功率较大，容易对人眼造成伤害。

如图1(后视图)、图2(俯视图)和图3(左视图)所示，载片台101、焊料102与芯片103上下居中设计，将芯片103热焊接到基板100的过程中，熔融焊料102在受到芯片103挤压力作用下往载片台101四周扩散溢出，很容易发生无序不可控的随机的焊料桥连短路情况(如图4所示)。为了避免出现焊料桥连短路的问题，现有技术中通常需要将芯片与芯片间的间隙设计地大于或等于150um。而这样设计，会使得芯片与芯片间的间距较大，不仅导致封装结构集成度较低，还会导致传感器的探测盲区增大、分辨率降低的问题。需要补充的是，基板100上通常还设有反射镜200，用于将芯片发出的光反射出去。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在各实施例之间不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图5和图6示出本实用新型一实施例提供的半导体芯片封装结构的结构示意图。如图5和图6所示，该半导体芯片封装结构，包括：基板300以及设置在所述基板300上的第一载片台301，第一载片台301上设置有半导体芯片303；所述半导体芯片303通过第一焊料层302固定于所述第一载片台 301的第一承载面；所述半导体芯片303，具有第一端面3031以及与所述第一端面3031相对的第二端面3032；所述第一承载面具有超出所述第一端面 3031的第一边沿3011以及超出所述第二端面3032的第二边沿3012，所述第一端面3031与所述第一边沿3011形成的第一间隔小于所述第二端面3032 与所述第二边沿3012形成的第二间隔。

本实用新型实施例提供的半导体封装结构中，载片台301、第一焊料层302、与半导体芯片303的装片位置呈现上下非居中对齐的结构，第一焊料层302和半导体芯片303靠近第一载片台301的第一边沿3011侧设置，以在第一载片台301的第二边沿3012侧留出空间。

其中，第二间隔大于第一间隔，使得熔融焊料在第一承载面上位于第二间隔处的流淌阻力，小于在第一承载面上第一间隔处的流淌阻力，也即是第一承载面上位于第二间隔处的区域(下文将简称为引导区域)起到了定向引导并容纳熔融焊料的作用。

在芯片高温焊接过程中，可先对设置在第一载片台301的第一承载面上的焊料进行加热，使焊料融化。由于毛细作用，熔融焊料会在第一载片台301 四周扩散开，焊料面积相比没熔化之前增加。同时由于表面张力作用，熔融焊料呈现如水滴状中间高四周低的形状(如图7所示)。由于引导区域的引导作用，熔融焊料向引导区域一侧偏移，使得熔融焊料中心与半导体芯片303 中心发生偏移。

通过吸头将半导体芯片放置在熔融焊料上加压焊接时，熔融焊料在挤压力作用下往第一载片台301四周扩散，由于基板上的位于第一载片台四周的绝缘层对熔融焊料产生一定的阻挡作用，且引导区域一侧阻力最小，熔融焊料在半导体芯片303挤压下，加速向引导区域一侧运动，并最终在引导区域堆积(如图8所示)。通过引导区域起到较好的引导效果，从而改善了熔融焊料在挤压力作用下无序随机溢出导致桥连短路的问题。

如图5所示，第一承载面的第一边沿3011与第二边沿3012相对设置。

其中，第一载片台301可包括与基板的接触面。该接触面与承载面可以为第一载片台301的两相对端面。

本实用新型实施例提供的技术方案中，当半导体芯片通过焊料固定于第一载片台的第一承载面时，第一承载面的第二边沿与半导体芯片的第二端面之间形成的第二间隔，大于第一承载面的第一边沿与半导体芯片的发光端面之间形成的第一间隔。这样一来，使得第一承载面位于第二间隔处的区域能够在焊接半导体芯片时，引导并容纳熔融焊料在半导体芯片的挤压下溢出的多余部分，从而避免熔融焊料溢出载片台。避免熔融焊料溢出载片台，也就避免了熔融焊料流入载片台与基板上其他芯片之间的绝缘沟槽(缝隙)造成焊料桥连短路问题。采用本实用新型实施例提供的技术方案可有效提升封装良率，降低封装成本。

此外，采用本实用新型实施例提供的技术方案，只需要在半导体芯片的一侧设计出这样的焊料引导区域即可，半导体芯片的其他侧与其他芯片之间的间距可设计地很小，不仅不会出现焊料桥连短路问题，还可有效提高集成度。为了起到较好的引导作用，第二间隔与第一间隔的差值可以大于5微米。

发明人实验发现：第二间隔与第一间隔的差值越大，熔融焊料在第一承载面上位于第二间隔处的流淌阻力，越小于在第一承载面上第一间隔处的流淌阻力，引导效果越好。具体地，第二间隔与第一间隔的差值可大于或等于10微米。

在实际应用中，半导体封装结构的尺寸是有要求的，故第二间隔不会设计的很大。在一实例中，第二间隔与第一间隔的差值可以为10～100微米。

在一具体实例中，第二间隔与第一间隔的差值可以为15微米。

在又一具体实例中，第二间隔与第一间隔的差值可以为20微米。

在又一具体实例中，第二间隔与第一间隔的差值可以为25微米。

在又一具体实例中，第二间隔与第一间隔的差值可以为30微米。

在另一实例中，所述第二间隔与所述第一间隔的差值可以为10～20微米。

在实际应用时，第二间隔与第一间隔之间的差值具体值需要结合焊料厚度、焊料成分、半导体芯片面积及封装工艺条件来定，本实用新型实施例对此不做具体限定。

其中，第一焊料层302的材料具体为金属材料，包括：单金属材料或合金材料，例如：第一焊料层302的材料可以为PbSn、SnAgCu、SnBi、AuSn、Sn、 InP中的一种。

其中，第一载片台301具体可以为金属载片台，其材料具体为单金属材料或合金材料，例如：第一载片台301的材料可以为W、Cu、WNiAu、NiAu、 Ag、TiNiPtAu、Pd、TiPtAu、NiPdAu、WTiNiPtAu中的一种。

需要补充说明的是，不同材料的焊料在不同材料的金属载片台上的扩散方式是不一样的。在实际应用时，可结合实际需要，来设计焊料以及金属载片台的材料。

上述第一载片台301可通过在上述基板300上进行镀膜以及图形化刻蚀得到。

需要补充的是，在实际应用时，第一载片台除了可以为金属载片台以外，还可以为内部及表面布设有金属导线的半导体载片台。

发明人进一步的研究发现，采用本实用新型实施例提供的半导体封装结构后，熔融焊料在引导区域的溢出部分主要集中在引导区域的中间部分(如图9 所示)，也就是说，第一载片台301位于其第二边沿3012的两端处其实没有起到容纳溢出的熔融焊料的作用，故可在所述第一载片台301位于所述第二边沿 3012的两端设置缺口3015，这样可减少第一载片台在基板上所占用的面积，可提高半导体封装集成度，同时还可降低半导体封装结构的整体重量。如图5所示，所述第一载片台301位于所述第二边沿3012的两端设有缺口3015，以在所述第一载片台301位于所述第二间隔处形成凸起部。

需要补充说明的是，通过在第二边沿3012的两端设置缺口，还可进一步避免引导至引导区域的溢出焊料往第二边沿3012的两端扩散，从而避免与设置在第一承载面的与第二边沿3012相邻的第三边沿3013侧和第四边沿3014侧的其他芯片发生焊料桥连短接的问题。

在具体实施时，上述缺口3015的形状可以根据实际需要来设计，本实用新型实施例对此不做具体限定。

在一实例中，所述第一承载面包括位于所述凸起部上的第一区域；所述第一区域呈矩形(如图9所示)、三角形(如图10所示)或半椭圆形(如图11 所示)。即上述凸起部具体为凸起的矩形部(如图9所示)、三角部(如图10 所示)或半椭圆部(如图11所示)。

由于毛细作用，熔融焊料会在第一载片台301四周扩散开，焊料面积相比没熔化之前增加，故上述第一间隔可用来容纳一小部分的焊料扩散部分。

进一步的，如图12所示，所述半导体芯片303还具有连接所述第一端面3031 和所述第二端面3032的第三端面3033；所述第一承载面还具有超出所述第三端面3033的第三边沿3013；所述第三端面3033与所述第三边沿3013之间形成有第三间隔；所述第三间隔小于所述第二间隔。

进一步的，如图12所示，所述半导体芯片303还具有与所述第三端面3033 相对的第四端面3034；所述第一承载面还具有超出所述第四端面3034的第四边沿3014；所述第四端面3034与所述第四边沿3014之间形成有第四间隔；所述第四间隔小于所述第二间隔。

其中，所述第四端面3034也与所述第一端面3031和所述第二端面3032相连。

其中，如图5所示，第三边沿3013与第四边沿3014为第一承载面相对的两个边沿。

其中，第三间隔和第四间隔也可像第一间隔一样，用来容纳一小部分的焊料扩散部分。第三间隔和第四间隔可以相等，具体地，第三间隔和第四间隔均与第一间隔相等。

在将半导体芯片放置在熔融焊料上进行挤压时，通过第三间隔、第四间隔可以为焊料向第一载片台上第二间隔处移动提供较多的流向通道，有助于多余焊料往第一载片台位于第二间隔处的流动，进而提高引导效果。

需要说明的是，不设置上述第一间隔、第二间隔时，熔融焊料也可通过芯片与载片台之间形成的流向通道往第一载片台上第二间隔处移动。

进一步的，如图6所示，半导体芯片303沿第一方向具有第一端面3031和第二端面3032。如图5所示，设置在基板300上的所述第一载片台301为多个；多个所述第一载片台301并排且间隔设置在所述基板300上；多个所述第一载片台中各第一载片台上设置的半导体芯片303的第一端面位于同一侧。具体地，多个所述第一载片台301的排列方向与所述第一方向垂直。

上述基板的上表面位于任意两个第一载片台之间的区域为绝缘区域。

正是由于位于半导体芯片303的第二端面3032侧设置有上述引导区域，使得能够定向引导并容纳多余的熔融焊料，任意相邻的两个载片台上设置的半导体芯片之间的间距可缩小到10um～70um，有效提高半导体封装结构的集成度。

在一实例中，上述半导体芯片303可以为半导体发光芯片，具体地，可以为激光二极管芯片。上述第一端面3031即为出光端面。当半导体芯片303为半导体发光芯片时，上述半导体芯片封装结构，还包括设置在基板300上的反射镜400；所述反射镜400，具有至少一反射面，所述反射面靠近所述出光端面。具体地，出光端面朝向反射面设置，这样出光端面发出的光经过反射面反射出去。

由于半导体发光芯片303的出光端面发出的光具有一定的发散角，当反射镜400与半导体发光芯片303之间的间距较大时，出光端面发出的光一部分会打到基板300上，造成光损失。采用本实用新型实施例提供的技术方案，在位于半导体发光芯片303的第二端面侧设置引导区域，这样就可缩小反射镜400 与半导体发光芯片303之间的间距之间的间距，不仅不会焊料桥连短路，还可降低光损失。此外，采用上述实施例中的技术方案，使得多个半导体发光芯片之间的间距变小，还可有效缩小扫描盲区，提高扫描分辨率。

本实用新型又一实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述各实施例中的半导体芯片封装结构。其中，半导体芯片封装结构的具体实现可参见上述实施例中的相关内容，此处不再赘述。

该电子设备可以为无人飞行器、机器人、手机、电脑、智能手表、智能眼镜等。

图13和图14示出了本实用新型又一实施例提供的半导体芯片封装结构的结构示意图。该半导体芯片封装结构，包括：基板300以及设置在所述基板300 上的第一载片台301；所述第一载片台301上设置有半导体芯片303；所述半导体芯片303通过第一焊料层302固定于所述第一载片台301的第一承载面；所述第一承载面具有相对的第一边沿3011和第二边沿3012；所述半导体芯片303，具有第一端面3031以及与所述第一端面3031相对的第二端面3032；所述第二边沿3012超出所述第二端面3032、且与所述第二端面3032之间形成第二间隔，所述第一端面3031超出所述第一边沿3011(如图13所示)或与所述第一边沿 3011齐平(如图14所示)。

本实用新型实施例提供的半导体封装结构中，载片台301、第一焊料层302、与半导体芯片303的装片位置呈现上下非居中对齐的结构，第一焊料层302和半导体芯片303位置偏向第一载片台301的第一边沿3011侧设置。由于在第一载片台301的第一边沿3011侧无需留置第一间隔，故在第一载片台301的第二边沿3012侧可留出较大的第二间隔，也即是留出较大的引导并容纳焊料的空间，使得熔融焊料在第一承载面上位于第二间隔处的流淌阻力最小，也即是第一承载面上位于第二间隔处的区域(简称为引导区域)起到了定向引导熔融焊料的作用。

本实用新型实施例提供的技术方案中，当半导体芯片通过焊料固定于第一载片台的第一承载面时，无需在第一承载面的第一边沿侧预留第一间隔，这样就可在第一承载面的第二边沿侧预留出较大的第二间隔，使得第一承载面位于第二间隔处的区域能够在焊接半导体芯片时，引导并容纳熔融焊料在半导体芯片的挤压下溢出的多余部分，从而避免熔融焊料溢出载片台。

避免熔融焊料溢出载片台，也就避免了熔融焊料流入载片台与基板上其他芯片之间的绝缘沟槽(缝隙)造成焊料桥连短路问题。采用本实用新型实施例提供的技术方案可有效提升封装良率，降低封装成本。

此外，采用本实用新型实施例提供的技术方案，只需要在半导体芯片的一侧设计出这样的焊料引导区域即可，半导体芯片的其他侧与其他芯片之间的间距可设计地很小，不仅不会出现焊料桥连短路问题，还可有效提高集成度。

采用本实用新型实施例提供的技术方案，只需要在半导体芯片的一侧设计出这样的焊料引导区域即可，半导体芯片的其他侧与其他芯片之间的间距可设计地很小，不仅不会出现焊料桥连短路问题，还可有效提高集成度。

为了起到较好的引导作用，第二间隔可以大于5微米。

发明人实验发现：第二间隔越大，熔融焊料在第一承载面上位于第二间隔处的流淌阻力，越小于在第一承载面第一边沿侧的流淌阻力，引导效果越好。具体地，第二间隔可大于或等于10微米。

在实际应用中，半导体封装结构的尺寸是有要求的，故第二间隔不会设计的很大。在一实例中，第二间隔可以为10～100微米。

在一具体实例中，第二间隔可以为15微米。

在又一具体实例中，第二间隔可以为20微米。

在又一具体实例中，第二间隔可以为25微米。

在又一具体实例中，第二间隔可以为30微米。

在另一实例中，所述第二间隔可以为10～20微米。

在实际应用时，第二间隔具体值需要结合焊料厚度、焊料成分、半导体芯片面积及封装工艺条件来定，本实用新型实施例对此不做具体限定。

其中，第一焊料层302的材料具体为金属材料，包括：单金属材料或合金材料，例如：第一焊料层302的材料可以为PbSn、SnAgCu、SnBi、AuSn、Sn、 InP中的一种。

其中，第一载片台301具体可以为金属载片台，其材料具体为单金属材料或合金材料，例如：第一载片台301的材料可以为W、Cu、WNiAu、NiAu、 Ag、TiNiPtAu、Pd、TiPtAu、NiPdAu、WTiNiPtAu中的一种。

不同材料的焊料在不同材料的金属载片台上的扩散方式是不一样的。在实际应用时，可结合实际需要，来设计焊料以及金属载片台的材料。

进一步的，设置在所述基板300上的所述第一载片台301为多个；多个所述第一载片台301并排且间隔设置在所述基板300上；所述多个第一载片台301 中各第一载片台301上设置的半导体芯片303的第一端面位于同一侧。

在实际应用中，当上述半导体芯片303为半导体发光芯片时，上述第一端面3031即为出光端面，上述基板300上还设置有反射镜400，该反射镜400具有至少一反射面，所述反射面靠近所述出光端面。具体地，该出光端面可朝向该反射面设置，这样出光端面发出的光可经过反射面反射出去。此时，若所述出光端面超出所述第一边沿3011(如图13所示)，可以更加靠近反射镜，减小光损失，但是由于半导体芯片303的底面未完全与载片台接触，导致散热性差。

需要说明的是，本实施例中的半导体芯片封装结构中未尽详述的结构及其有益效果可参见上述各实施例中相应内容，在此不再赘述。

本实用新型又一实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述各实施例中的半导体芯片封装结构。其中，半导体芯片封装结构的具体实现可参见上述实施例中的相关内容，此处不再赘述。

该电子设备可以为无人飞行器、机器人、手机、电脑、智能手表、智能眼镜等。

图5和图6示出了本实用新型一实施例提供的半导体发光芯片封装结构的结构示意图。如图5和图6所示，该半导体发光芯片封装结构，包括：基板300以及设置在所述基板300上的第一载片台301和反射镜400；所述第一载片台301上设置有半导体发光芯片303；所述半导体发光芯片通过第一焊料层302固定于所述第一载片台301的第一承载面；所述半导体发光芯片 303，具有一出光端面3031以及与所述出光端面3031相对的第二端面3032；所述第一承载面具有超出所述出光端面3031的第一边沿3011以及超出所述第二端面3032的第二边沿3012，所述出光端面3031与所述第一边沿3011 形成的第一间隔小于所述第二端面3032与所述第二边沿3012形成的第二间隔；所述反射镜400，具有至少一反射面，所述反射面靠近所述出光端面3031。

其中，所述出光端面3031可朝向所述反射面。

本实用新型实施例提供的技术方案中，当半导体发光芯片通过焊料固定于第一载片台的第一承载面时，第一承载面的第二边沿与半导体发光芯片的第二端面之间形成的第二间隔，大于第一承载面的第一边沿与半导体发光芯片的发光端面之间形成的第一间隔。这样一来，使得第一承载面位于第二间隔处的区域能够在焊接半导体发光芯片时，引导并容纳熔融焊料在半导体发光芯片的挤压下溢出的多余部分，从而避免熔融焊料溢出载片台。

避免熔融焊料溢出载片台，也就避免了熔融焊料流入载片台与基板上其他芯片之间的绝缘沟槽(缝隙)造成焊料桥连短路问题。采用本实用新型实施例提供的技术方案可有效提升封装良率，降低封装成本。

采用本实用新型实施例提供的技术方案，只需要在半导体发光芯片的一侧设计出这样的焊料引导区域即可，半导体发光芯片的其他侧与其他芯片之间的间距可设计地很小，不仅不会出现焊料桥连短路问题，还可有效提高集成度。

此外，采用本实用新型实施例提供的技术方案可有效提升封装良率，降低封装成本。

上述第二间隔与第一间隔的差值的取值范围可参见上述各实施例中相应内容，在此不再赘述。

在实际应用时，第二间隔与第一间隔之间的差值具体值需要结合焊料厚度、焊料成分、半导体芯片面积及封装工艺条件来定，本实用新型实施例对此不做具体限定。

其中，第一焊料层302的材料具体为金属材料，包括：单金属材料或合金材料，例如：第一焊料层302的材料可以为PbSn、SnAgCu、SnBi、AuSn、Sn、 InP中的一种。

其中，第一载片台301具体可以为金属载片台，其材料具体为单金属材料或合金材料，例如：第一载片台301的材料可以为W、Cu、WNiAu、NiAu、 Ag、TiNiPtAu、Pd、TiPtAu、NiPdAu、WTiNiPtAu中的一种。

需要补充说明的是，不同材料的焊料在不同材料的金属载片台上的扩散方式是不一样的。在实际应用时，可结合实际需要，来设计焊料以及金属载片台的材料。

进一步的，如图5所示，所述第一载片台301位于所述第二边沿3012的两端设有缺口3015，以在所述第一载片台301位于所述第二间隔处形成凸起部。这样可减少载片台在基板上所占用的面积，不仅可提高半导体封装集成度、降低半导体封装结构的整体重量，还可进一步避免引导至引导区域的溢出焊料往第二边沿3012的两端扩散，从而避免与设置在第一载片台301的第一承载面的与第二边沿3012相邻的第三边沿3013侧和第四边沿3014侧的其他芯片发生焊料桥连短接的问题。

在一实例中，所述第一承载面包括位于所述凸起部上的第一区域；所述第一区域呈矩形(如图9所示)、三角形(如图10所示)或半椭圆形(如图11所示)。即上述凸起部具体为凸起的矩形部(如图9所示)、三角部(如图10所示) 或半椭圆部(如图11所示)。

进一步的，如图11所示，所述半导体发光芯片303还具有连接所述出光端面3031和所述第二端面3032的第三端面3033；所述第一承载面还具有超出所述第三端面3033的第三边沿3013；所述第三端面3033与所述第三边沿3013之间形成有第三间隔；所述第三间隔小于所述第二间隔。

进一步的，如图12所示，所述半导体发光芯片303还具有与所述第三端面 3033相对的第四端面3034；所述第一承载面还具有超出所述第四端面3034的第四边沿3014；所述第四端面3034与所述第四边沿3014之间形成有第四间隔；所述第四间隔小于所述第二间隔。

其中，所述第四端面3034也与所述出光端面3031和所述第二端面3032 相连。

进一步的，如图6所示，设置在所述基板300上的所述第一载片台301为多个；多个所述第一载片台301并排且间隔设置在所述基板300上；所述多个第一载片台301中各第一载片台上设置的半导体发光芯片303的出光端面位于同一侧。在一实例中，所述多个第一载片台中各第一载片台301上设置的半导体发光芯片303的出光端面均朝向所述反射镜400。

正是由于位于半导体发光芯片303的第二端面3032侧设置有上述引导区域，使得能够定向引导并容纳多余的熔融焊料，这样任意相邻的上述两个载片台上设置的半导体发光芯片之间的间距可缩小到10um～70um，有效提高半导体封装结构的集成度、还可有效缩小扫描盲区，提高扫描分辨率。

需要说明的是，本实施例中的半导体发光芯片封装结构中未尽详述的结构及其有益效果可参见上述各实施例中相应内容，在此不再赘述。

另外，在多线传感器中，往往芯片尺寸确定的情况下，为了减少芯片与芯片的间距，减少扫描盲区，只能通过减少芯片与芯片的间隙从大于或等于150um 缩小为70um甚至更小，这样在随着集成越来越多线的发射端芯片(即上述半导体发光芯片)阵列时，对于减少封装尺寸方面有较可观的收益；同时对接的接受端芯片，为了获得更高的接受效率，间距保持与发射端芯片间距一致，发射端芯片的间距缩小，接受端芯片的间距也可以缩小，在同一尺寸的晶片上可以获得更多的芯片，降低接受端芯片成本。

本实用新型又一实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述各实施例中的半导体发光芯片封装结构。其中，半导体发光芯片封装结构的具体实现可参见上述实施例中的相关内容，此处不再赘述。

该电子设备可以为无人飞行器、机器人、手机、电脑、智能手表、智能眼镜等。

图13和图14示出了本实用新型又一实施例提供的半导体芯片封装结构的结构示意图。该半导体芯片封装结构，包括：基板300以及设置在所述基板300上的第一载片台301和反射镜400；其中，所述第一载片台上设置有半导体发光芯片303；所述半导体发光芯片303通过第一焊料层302固定于所述第一载片台301的第一承载面；所述第一承载面具有相对的第一边沿 3011和第二边沿3012；所述半导体发光芯片303，具有出光端面3031以及与所述出光端面3031相对的第二端面3032；所述第二边沿3012超出所述第二端面3032、且与所述第二端面3032之间形成第二间隔，所述出光端面3031 超出所述第一边沿3011(如图13所示)或与所述第一边沿3011齐平(如图 14所示)；所述反射镜400，具有至少一反射面，所述反射面靠近所述出光端面3031。

本实用新型实施例提供的技术方案中，当半导体发光芯片通过焊料固定于第一载片台的第一承载面时，无需在第一承载面的第一边沿侧预留第一间隔，这样就可在第一承载面的第二边沿侧预留出较大的第二间隔，使得第一承载面位于第二间隔处的区域能够在焊接半导体发光芯片时，引导并容纳熔融焊料在半导体发光芯片的挤压下溢出的多余部分，从而避免熔融焊料溢出载片台。避免熔融焊料溢出载片台，也就避免了熔融焊料流入载片台与基板上其他芯片之间的绝缘沟槽(缝隙)造成焊料桥连短路问题。采用本实用新型实施例提供的技术方案可有效提升封装良率，降低封装成本。

采用本实用新型实施例提供的技术方案，只需要在半导体芯片的一侧设计出这样的焊料引导区域即可，半导体发光芯片的其他侧与其他芯片之间的间距可设计地很小，不仅不会出现焊料桥连短路问题，还可有效提高集成度。

此外，采用本实用新型实施例提供的技术方案可有效提升封装良率，降低封装成本。

上述第二间隔的取值范围可参见上述各实施例中相应内容，在此不再赘述。在实际应用时，第二间隔具体值需要结合焊料厚度、焊料成分、半导体芯片面积及封装工艺条件来定，本实用新型实施例对此不做具体限定。

其中，第一焊料层302的材料具体为金属材料，包括：单金属材料或合金材料，例如：第一焊料层302的材料可以为PbSn、SnAgCu、SnBi、AuSn、Sn、 InP中的一种。

其中，第一载片台301具体可以为金属载片台，其材料具体为单金属材料或合金材料，例如：第一载片台301的材料可以为W、Cu、WNiAu、NiAu、 Ag、TiNiPtAu、Pd、TiPtAu、NiPdAu、WTiNiPtAu中的一种。

不同材料的焊料在不同材料的金属载片台上的扩散方式是不一样的。在实际应用时，可结合实际需要，来设计焊料以及金属载片台的材料。

进一步的，如图5所示，所述第一载片台301位于所述第二边沿3012 的两端设有缺口3015，以在所述第一载片台301位于所述第二间隔处形成凸起部。这样可减少载片台在基板上所占用的面积，可提高半导体封装集成度，同时还可降低半导体封装结构的整体重量。

需要补充说明的是，通过在第二边沿3012的两端设置缺口，还可进一步避免引导至引导区域的溢出焊料往第二边沿3012的两端扩散，从而避免与设置在第一载片台301的第一承载面的与第二边沿3012相邻的第三边沿3013侧和第四边沿3014侧的其他芯片发生焊料桥连短接的问题。

由于毛细作用，熔融焊料会在第一载片台301四周扩散开，焊料面积相比没熔化之前增加，故上述第一间隔可用来容纳一小部分的焊料扩散部分。

进一步的，如图12所示，所述半导体芯片303还具有连接所述第一端面3031 和所述第二端面3032的第三端面3033；所述第一承载面还具有超出所述第三端面3033的第三边沿3013；所述第三端面3033与所述第三边沿3013之间形成有第三间隔；所述第三间隔小于所述第二间隔。

进一步的，如图12所示，所述半导体芯片303还具有与所述第三端面3033 相对的第四端面3034；所述第一承载面还具有超出所述第四端面3034的第四边沿3014；所述第四端面3034与所述第四边沿3014之间形成有第四间隔；所述第四间隔小于所述第二间隔。

其中，所述第四端面3034也与所述第一端面3031和所述第二端面3032相连。

其中，如图5所示，第三边沿3013与第四边沿3014为第一承载面相对的两个边沿。

其中，第三间隔和第四间隔也可用来容纳一小部分的焊料扩散部分。第三间隔和第四间隔可以相等。需要补充的是，第三间隔和第四间隔均小于第二间隔。

进一步的，如图6所示，设置在所述基板300上的所述第一载片台301为多个；多个所述第一载片台301并排且间隔设置在所述基板300上；所述多个第一载片台301中各第一载片台301上设置的半导体发光芯片303的出光端面位于同一侧。在一实例中，所述多个第一载片台301中各第一载片台301上设置的半导体发光芯片303的出光端面均朝向所述反射镜400设置。

正是由于位于半导体发光芯片303的第二端面3032侧设置有上述引导区域，使得能够定向引导并容纳多余的熔融焊料，这样任意相邻的上述两个第一载片台上设置的半导体发光芯片之间的间距可缩小到10um～70um，有效提高半导体封装结构的集成度、还可有效缩小扫描盲区，提高扫描分辨率。

需要说明的是，本实施例中的半导体发光芯片封装结构中未尽详述的结构及其有益效果可参见上述各实施例中相应内容，在此不再赘述。

本实用新型又一实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述各实施例中的半导体发光芯片封装结构。其中，半导体发光芯片封装结构的具体实现可参见上述实施例中的相关内容，此处不再赘述。

该电子设备可以为无人飞行器、机器人、手机、电脑、智能手表、智能眼镜等。

以上各个实施例中的技术方案、技术特征在与本相冲突的情况下均可以单独，或者进行组合，只要未超出本领域技术人员的认知范围，均属于本实用新型保护范围内的等同实施例。

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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种半导体发光芯片封装结构，其特征在于，包括：

基板以及设置在所述基板上的第一载片台和反射镜；

所述第一载片台上设置有半导体发光芯片；

所述半导体发光芯片通过第一焊料层固定于所述第一载片台的第一承载面；

所述半导体发光芯片，具有一出光端面以及与所述出光端面相对的第二端面；所述第一承载面具有超出所述出光端面的第一边沿以及超出所述第二端面的第二边沿，所述出光端面与所述第一边沿形成的第一间隔小于所述第二端面与所述第二边沿形成的第二间隔；所述第二间隔与所述第一间隔的差值为10～100微米；

所述反射镜，具有至少一反射面，所述反射面靠近所述出光端面。

2.根据权利要求1所述的半导体发光芯片封装结构，其特征在于，所述第二间隔与所述第一间隔的差值为10～20微米。

3.根据权利要求1所述的半导体发光芯片封装结构，其特征在于，

所述第一载片台位于所述第二边沿的两端设有缺口，以在所述第一载片台位于所述第二间隔处形成凸起部。

4.根据权利要求3所述的半导体发光芯片封装结构，其特征在于，

所述第一承载面包括位于所述凸起部上的第一区域；

所述第一区域呈矩形、三角形或半椭圆形。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体发光芯片封装结构，其特征在于，所述半导体发光芯片还具有连接所述出光端面和所述第二端面的第三端面；

所述第一承载面还具有超出所述第三端面的第三边沿；

所述第三端面与所述第三边沿之间形成有第三间隔；

所述第三间隔小于所述第二间隔。

6.根据权利要求5所述的半导体发光芯片封装结构，其特征在于，所述半导体发光芯片还具有与所述第三端面相对的第四端面；

所述第一承载面还具有超出所述第四端面的第四边沿；

所述第四端面与所述第四边沿之间形成有第四间隔；

所述第四间隔小于所述第二间隔。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体发光芯片封装结构，其特征在于，设置在所述基板上的所述第一载片台为多个；

多个所述第一载片台并排且间隔设置在所述基板上；

所述多个第一载片台中各第一载片台上设置的半导体发光芯片的出光端面位于同一侧。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体发光芯片封装结构，其特征在于，所述第一焊料层的材料为PbSn、SnAgCu、SnBi、AuSn、Sn或InP。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体发光芯片封装结构，其特征在于，所述第一载片台的材料为W、Cu、WNiAu、NiAu、Ag、TiNiPtAu、Pd、TiPtAu、NiPdAu或WTiNiPtAu。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的半导体发光芯片封装结构。

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